JP7161231B2 - redox flow battery - Google Patents
redox flow battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP7161231B2 JP7161231B2 JP2020194525A JP2020194525A JP7161231B2 JP 7161231 B2 JP7161231 B2 JP 7161231B2 JP 2020194525 A JP2020194525 A JP 2020194525A JP 2020194525 A JP2020194525 A JP 2020194525A JP 7161231 B2 JP7161231 B2 JP 7161231B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vanadium
- electrolyte
- negative electrode
- positive electrode
- redox flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、硫酸バナジウム水溶液が電解液として使用でき、充放電状態の程度を測定できるレドックスフロー電池に関するものである。レドックスフロー電池は、2種類のイオン溶液を陽イオン交換膜で隔て、両方の溶液に設けた電極(炭素製)上で酸化反応と還元反応を同時に進めることによって、充放電を行うものである。
レドックスフロー電池の全体の構成は、正極電極と、負極電極と、これら両電極間に介在される隔膜とを備え、正極電解液及び負極電解液を供給して充放電を行うものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a redox flow battery in which an aqueous solution of vanadium sulfate can be used as an electrolyte and the degree of charge and discharge can be measured. A redox flow battery separates two types of ionic solutions with a cation exchange membrane, and charges and discharges by simultaneously advancing oxidation and reduction reactions on electrodes (made of carbon) provided in both solutions.
The overall configuration of a redox flow battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a diaphragm interposed between these electrodes, and charges and discharges by supplying a positive electrode electrolyte and a negative electrode electrolyte.
前記負極電解液は、チタンイオン、バナジウムイオン、クロムイオン、及び亜鉛イオンから選択される少なくとも一種の金属イオンを含有し、前記正極電解液が含有する添加金属イオンは、アルミニウムイオン、カドミウムイオン、インジウムイオン、スズイオン、アンチモンイオン、イリジウムイオン、金イオン、鉛イオン、ビスマスイオン及びマグネシウムイオンの少なくとも一種を含有する。 The negative electrode electrolyte contains at least one metal ion selected from titanium ions, vanadium ions, chromium ions, and zinc ions, and the additive metal ions contained in the positive electrode electrolyte include aluminum ions, cadmium ions, and indium ions. ions, tin ions, antimony ions, iridium ions, gold ions, lead ions, bismuth ions and magnesium ions.
詳しくは、正極電解液は、マンガンイオンと、添加金属イオンとを含有し、負極電解液は、チタンイオン、バナジウムイオン、クロムイオン、及び亜鉛イオンから選択される少なくとも一種の金属イオンを含有する。そして、正極電解液が含有する添加金属イオンは、アルミニウムイオン、カドミウムイオン、インジウムイオン、スズイオン、アンチモンイオン、イリジウムイオン、金イオン、鉛イオン、ビスマスイオン及びマグネシウムイオンの少なくとも一種である。 Specifically, the positive electrode electrolyte contains manganese ions and additional metal ions, and the negative electrode electrolyte contains at least one metal ion selected from titanium ions, vanadium ions, chromium ions, and zinc ions. The additive metal ions contained in the positive electrode electrolyte are at least one of aluminum ions, cadmium ions, indium ions, tin ions, antimony ions, iridium ions, gold ions, lead ions, bismuth ions and magnesium ions.
上記に例示した各金属イオン以外にも、リチウムイオン、ベリリウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、スカンジウムイオン、ニッケル(Ni)イオン、亜鉛イオン、ガリウムイオン、ゲルマニウムイオン、ルビジウムイオン、ストロンチウムイオン、イットリウムイオン、ジルコニウムイオン、ニオブイオン、テクネチウムイオン、ロジウムイオン、セシウムイオン、バリウムイオン、ランタノイド元素(但しセリウムを除く)のイオン、ハフニウムイオン、タンタルイオン、レニウムイオン、オスミウムイオン、白金イオン、タリウムイオン、ポロニウムイオン、フランシウムイオン、ラジウムイオン、アクチニウムイオン、トリウムイオン、プロトアクチニウムイオン、ウランイオンが添加金属イオンとして挙げられる。 In addition to the metal ions exemplified above, lithium ions, beryllium ions, sodium ions, potassium ions, calcium ions, scandium ions, nickel (Ni) ions, zinc ions, gallium ions, germanium ions, rubidium ions, strontium ions, Yttrium ion, zirconium ion, niobium ion, technetium ion, rhodium ion, cesium ion, barium ion, ion of lanthanide elements (excluding cerium), hafnium ion, tantalum ion, rhenium ion, osmium ion, platinum ion, thallium ion, Polonium ions, francium ions, radium ions, actinium ions, thorium ions, protactinium ions, and uranium ions can be mentioned as additive metal ions.
特許文献1、特許文献2に掲載されたレドックスフロー電池とは活物質が液状であり、正極、負極の電池活物質を液透過型の電解槽に流通せしめ、酸化還元反応を利用して充放電を行うものである。他の二次電池と比べて次の利点を有している。
(1)活物質量を増加させるには貯蔵容器容量を大きくすればよく、出力を大きくしない 限り、電解槽自体は大きくする必要がない。
(2)正極、負極活物質は容器に完全に分離して貯蔵でき、自己放電の可能性が少ない。
(3)使用する液透過型炭素多孔質電極においては、活物質イオンの充放電特性(電極反 応)は、単に、電極表面で電子の交換を行うのみで、電極に析出することなく、電 池の反応が単純である。
The redox flow battery described in Patent Documents 1 and 2 has a liquid active material, and the battery active materials of the positive electrode and the negative electrode are circulated in a liquid-permeable electrolytic cell, and charge and discharge are performed using an oxidation-reduction reaction. is performed. It has the following advantages over other secondary batteries.
(1) To increase the amount of active material, the capacity of the storage container can be increased, and unless the output is increased, the size of the electrolytic cell itself need not be increased.
(2) The positive and negative electrode active materials can be completely separated and stored in a container, and there is little possibility of self-discharge.
(3) In the liquid permeable carbon porous electrode to be used, the charge/discharge characteristics (electrode reaction) of the active material ions are simply exchange of electrons on the electrode surface, without depositing on the electrode. The reaction of the pond is simple.
このレドックスフロー電池は、イオン交換膜からなる隔膜とその両側に設けられたカーボンクロス電極(正極及び負極)と、更にその外側に設けられたエンドプレートからなり、正極電解液及び負極電解液はそれぞれ正極電解液容器及び負極電解液容器から正極と負極に送られる。 This redox flow battery consists of a diaphragm made of an ion-exchange membrane, carbon cloth electrodes (positive electrode and negative electrode) provided on both sides of the membrane, and end plates provided on the outside thereof. It is sent to the positive electrode and the negative electrode from the positive electrode electrolyte container and the negative electrode electrolyte container.
初充電においては、正極ではバナジウム4価は5価に酸化され、負極ではバナジウム4価は3価に還元され、負極ではバナジウム3価は2価に還元されるが、正極では過充電及び酸素発生を生ずる。これを避けるため、正極液が完全充電状態になったときにその電解液を4価のバナジウム液と交換する必要があった。この状態で、電池を充電状態にすると正極側ではバナジウムの4価から5価への酸化が行われ、他方負極側ではバナジウムの3価から2価への還元が行われる。放電状態では逆の反応が生じることになる。 At the initial charge, tetravalent vanadium is oxidized to pentavalent vanadium at the positive electrode, tetravalent vanadium is reduced to trivalent vanadium at the negative electrode, and trivalent vanadium is reduced to divalent vanadium at the negative electrode, but the positive electrode is overcharged and oxygen is generated. produces. To avoid this, it was necessary to replace the electrolytic solution with a tetravalent vanadium solution when the positive electrode solution reached a fully charged state. In this state, when the battery is charged, the tetravalent vanadium is oxidized to pentavalent vanadium on the positive electrode side, while the trivalent vanadium is reduced to divalent vanadium on the negative electrode side. The opposite reaction will occur in the discharged state.
レドックスフロー電池の初期充電または補充電から満充電等の充電状態では、格別に電解液の安定状態を確保する必要はなかった。
しかし、通常状態で正極側充放電循環路と負極側充放電循環路とが形成されており、電解液は正極側充放電循環路と負極側充放電循環路を通過しないとなると、そこで、電解液が正極側充放電循環路や、負極側充放電循環路に留まることも想定され、レドックスフロー電池の放電の立ち上がり特性が悪くなる可能性も想定される。
また、ソーラーパネルの出力がレドックスフロー電池の出力より高くなった時は、そのレドックスフロー電池の充電が行われるが、無理な充電により、予測しないセルスタックの温度上昇が想定される。
In the charged state of the redox flow battery, such as initial charge or supplementary charge to full charge, it was not particularly necessary to ensure a stable state of the electrolyte.
However, in a normal state, a positive electrode charge/discharge circuit and a negative electrode charge/discharge circuit are formed, and if the electrolytic solution does not pass through the positive electrode charge/discharge circuit and the negative electrode charge/discharge circuit, electrolysis will occur. It is also assumed that the liquid stays in the positive electrode charge/discharge circuit and the negative electrode charge/discharge circuit, and it is also assumed that the discharge start-up characteristics of the redox flow battery may deteriorate.
Also, when the output of the solar panel becomes higher than the output of the redox flow battery, the redox flow battery is charged, but unreasonable charging can lead to an unexpected temperature rise in the cell stack.
そこで、上記従来の問題点を解消すべく、蓄電池の充電・放電の立ち上がり特性を良好とし、安定した充電が可能なレドックスフロー電池の提供を課題とするものである。 Therefore, in order to solve the conventional problems described above, it is an object of the present invention to provide a redox flow battery in which the charge/discharge start-up characteristics of the storage battery are improved and stable charging is possible.
請求項1のレドックスフロー電池の発明は、2個以上のセルスタックの直流出力を直列接続した蓄電池出力回路と、互いに特性を異にする電解液を収容した正極側電解液容器及び負極側電解液容器と、前記セルスタックを通過する前記電解液の流れが充電及び放電に左右されない各々同一方向とする正極側充放電循環路及び負極側充放電循環路と、その電解液の流れを形成する正極側液体循環ポンプ及び負極側液体循環ポンプと、ソーラーパネルの出力が前記蓄電池出力回路の出力より高くなった時、前記正極側液体循環ポンプ及び前記負極側液体循環ポンプの電解液の移動速度を速くしたものである。 The redox flow battery invention of claim 1 comprises a storage battery output circuit in which the DC outputs of two or more cell stacks are connected in series, and a positive electrode side electrolyte container and a negative electrode side electrolyte containing electrolytes having different characteristics. A container, a positive electrode side charging/discharging circuit and a negative electrode side charging/discharging circuit in which the flow of the electrolyte passing through the cell stack is in the same direction regardless of charging and discharging, and a positive electrode forming the flow of the electrolyte. When the output of the side liquid circulation pump and the negative side liquid circulation pump and the solar panel becomes higher than the output of the storage battery output circuit, the moving speed of the electrolyte of the positive side liquid circulation pump and the negative side liquid circulation pump is increased. It is what I did.
ここで、上記蓄電池出力回路は2個以上のセルスタックの直流出力を直列接続したものである。
また、上記正極側電解液容器と負極側電解液容器は、互いに特性を異にする電解液を収容したものである。
そして、上記正極側充放電循環路と負極側充放電循環路は、前記セルスタックを通過する前記電解液の流れが充電及び放電に左右されない各々同一方向の電解液の充放電循環路である。
Here, the storage battery output circuit is formed by connecting DC outputs of two or more cell stacks in series.
The positive electrode side electrolyte container and the negative electrode side electrolyte container contain electrolytes having different characteristics.
The positive charge/discharge circuit and the negative charge/discharge circuit are charge/discharge circuits of the electrolyte in the same direction so that the flow of the electrolyte passing through the cell stack is not affected by charging and discharging.
更に、上記正極側液体循環ポンプと負極側液体循環ポンプは、前記電解液の各々を前記セルスタック及び前記正極側電解液容器、前記セルスタック及び前記負極側電解液容器との間の流れを決定するものである。 Furthermore, the positive electrode-side liquid circulation pump and the negative electrode-side liquid circulation pump determine the flow of each of the electrolytes between the cell stack and the positive electrode-side electrolyte container, and between the cell stack and the negative electrode-side electrolyte container. It is something to do.
更にまた、上記ソーラーパネルは、太陽光の光エネルギを電気エネルギに変換するものであり、上記インバータは、主に、前記ソーラーパネルの出力を直流から交流に変換するものである。 Furthermore, the solar panel converts light energy of sunlight into electric energy, and the inverter mainly converts the output of the solar panel from direct current to alternating current.
加えて、上記電圧調整回路は、前記ソーラーパネルの出力が前記蓄電池出力回路の出力より高くなった時、前記正極側液体循環ポンプ及び前記負極側液体循環ポンプの電解液の移動速度を速くするものである。 In addition, the voltage adjustment circuit increases the moving speed of the electrolyte in the positive electrode side liquid circulation pump and the negative electrode side liquid circulation pump when the output of the solar panel becomes higher than the output of the storage battery output circuit. is.
請求項1のレドックスフロー電池において、上記電圧調整回路は、前記電解液を硫酸バナジウム水溶液とし、前記電解液が「紫色」または「黄色」の時、前記正極側液体循環ポンプ及び前記負極側液体循環ポンプの前記電解液の移動速度を遅くするか、または移動停止させるものである。 2. The redox flow battery according to claim 1 , wherein the voltage regulation circuit uses an aqueous solution of vanadium sulfate as the electrolytic solution, and when the electrolytic solution is "purple" or "yellow", the positive electrode side liquid circulation pump and the negative electrode side liquid circulation It slows down or stops the movement of the electrolyte in the pump.
請求項1の発明のレドックスフロー電池においては、2個以上のセルスタックの直流出力は、直列接続した蓄電池出力回路によって直流出力を得る。
また、前記ソーラーパネルの出力が前記の出力より高くなくなった時、セルスタックを通過する電解液の流れが、充電及び放電によって左右されることなく同一であり、特性を異にする電解液を収容した正極側電解液容器及び負極側電解液容器と前記セルスタック間に配設した正極側液体循環ポンプと負極側液体循環ポンプにより、前記電解液の移動速度を速くする。
In the redox flow battery of the invention of claim 1, the DC output of two or more cell stacks is obtained by a storage battery output circuit connected in series.
Also, when the output of the solar panel is no longer higher than the output, the electrolyte flow through the cell stack is the same regardless of charging and discharging, accommodating electrolytes with different characteristics. The positive electrode side liquid circulation pump and the negative electrode side liquid circulation pump disposed between the positive electrode side electrolyte container and the negative electrode side electrolyte container and the cell stack increase the moving speed of the electrolyte.
したがって、前記セルスタックからの直流出力は、または2以上の直列で2以上の直並列接続は、蓄電池出力回路によって直流出力を得る。よって、正極側充放電循環路と負極側充放電循環路の流体抵抗が高くても、短いセルスタックとして対応可能であるから、しかも、直流接続すれば所定の直流電圧が確保でき、かつ、正極側充放電循環路、負極側充放電循環路を通過する流体抵抗を低く抑えることができ、要求される電力、即ち、電圧及び電流が取出せる。 Therefore, the DC output from the cell stack, or two or more in series and two or more series-parallel connections, is obtained by the battery output circuit. Therefore, even if the fluid resistance of the positive electrode charge/discharge circuit and the negative electrode charge/discharge circuit is high, a short cell stack can be used. The fluid resistance passing through the charge/discharge circuit on the side and the charge/discharge circuit on the negative electrode side can be kept low, and the required electric power, that is, voltage and current can be obtained.
これによって、何らかの前記セルスタックの事故またはセルの事故が生じても、電圧調整回路によってその影響が出にくくなる。
前記電圧調整回路は、前記電解液が「紫色」及び/または「黄色」の時、前記正極側液体循環ポンプ及び前記負極側液体循環ポンプの前記電解液の移動速度を遅くし、充電動作を停止する。
As a result, even if any of the cell stack faults or cell faults occur, the voltage regulation circuit will have less of an effect.
When the electrolyte is "purple" and/or "yellow", the voltage adjustment circuit slows down the moving speed of the electrolyte in the positive electrode side liquid circulation pump and the negative electrode side liquid circulation pump, and stops the charging operation. do.
請求項1の発明のレドックスフロー電池において、前記電圧調整回路は、前記電解液が「紫色」及び/または「黄色」の時、前記正極側液体循環ポンプ及び前記負極側液体循環ポンプの前記電解液の移動速度を遅くするか、移動速度を停止するものであるから、請求項3の効果に加えて、前記電解液が「紫色」及び/または「黄色」になった時には、充電完了を意味するから、前記正極側液体循環ポンプ及び前記負極側液体循環ポンプの送給は不要であるから、即ち、単に充放電の負荷を付加しているものであるから、それを負荷から外すものである。
In the redox flow battery of the first aspect of the invention, the voltage regulation circuit controls the electrolyte solution of the positive electrode side liquid circulation pump and the negative electrode side liquid circulation pump when the electrolyte solution is "purple" and/or "yellow". slows down or stops the movement speed of the electrolyte, in addition to the effect of
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、実施の形態において、図示の同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the embodiment, the same symbols and the same reference numerals in the drawings denote the same or corresponding functional parts, so redundant description thereof will be omitted here.
[実施の形態]
図1において、公知のソーラーパネル301は太陽電池の集合体で、1個の起電力は小さいが、それを複数直列に接続することで特定の電圧まで昇圧している。レドックスフロー電池300を充電するには、ソーラーパネル301側の起電力の印加電圧で、概略的に1.4~1.6倍程度になるように電圧を印加している。最初の充電電圧を低く、充電の進行に合わせて充電電圧を高くさせるものもある。1個の電池(1セル)の発電できる電力は、概略、一辺が数10cmならば、10~100ワット程度である。住宅用として用いられる太陽光発電システムでは、複数のソーラーパネル301が用いられていて、接続箱を介してパワーコンディショナーに接続されている。ソーラーパネル301で発電された電力はインバータ304を介して家庭内で消費され、または他の家庭に送電され、売電の規定によって、売電電力網と繋がっている。この場合は売電電力網へと電力が供給される。なお、このソーラーパネル301の接続箱の説明は省略し、逆流防止用ダイオード302,303のみ説明する。
[Embodiment]
In FIG. 1, a known
また、逆流防止用ダイオード302,303はレドックスフロー電池300を充電する際には、レドックスフロー電池300をソーラーパネル301で短絡させないように、逆流防止用ダイオード302,303を両端に接続している。逆流防止用ダイオード302,303の順方向電圧降下は、レドックスフロー電池300を充電する際に、ソーラーパネル301側の起電力を大きくすることにより無視できる。
なお、蓄電池出力回路501は、負極電極24,64並びにリード線26A及び27B、正極電極25,65並びにリード線27A及び27Bで構成している。
In addition, the
The storage
しかし、逆流防止用ダイオード302,303は、逆耐電圧が高いので、ソーラーパネル301の保護として使用できる。パワーダイオードを使用すれば、耐圧電圧を高くできるし、ダイオードをn個直列に接続すれば、逆耐電圧をn倍することができる。
However, the
インバータ304は、直流を所定の周波数、所定の電圧の交流に変換する装置で、技術的には、PWM変調を行っている。交流の電圧や周波数は、交流のままでは変換がし難いので、交流を一旦直流に変換し、再度交流に戻す必要を採用している。この交流から直流に変換し、再度交流に戻す装置のことを「インバータ回路」または「インバータ装置」と云い、一般に、交流から直流にする回路を「コンバータ」、直流から再度交流に変換する回路を「インバータ」という。図1において、商用電源305は単相100[V]であるが、売電として100[V]の事例であるが200[V]としてもよいし、他の電圧としてもよい。
The
ここで、ソーラーパネル301によってレドックスフロー電池300を充電するときには、ソーラーパネル301の出力は、逆流防止用ダイオード302、リード線27Bを介して正極電極65、更に、レドックスフロー電池300を介して、負極電極24のリード線26A、逆流防止用ダイオード303を介して電力が供給される。
また、ソーラーパネル301の出力が低下すると、逆流防止用ダイオード302,303は逆方向バイアス状態となる。即ち、逆流防止用ダイオード302,303はオフ状態となる。このとき、インバータ304はレドックスフロー電池300のリード線27B(27A,27Bの添字A,Bは、同一機能を示すものであり、また、汎用性を有するものは添字A,Bを省略する場合もある)、正極電極24のリード線26(26A,26Bの添字A,Bは、同一機能を示すものであり、また、汎用性を有するものは添字A,Bを省略する場合もある)から電力を導き出し、50Hzまたは60Hzの商用電源305側に出力を行う。
Here, when the
Also, when the output of the
そして、ソーラーパネル301によって逆流防止用ダイオード302及び逆流防止用ダイオード303を順方向に流しても、レドックスフロー電池300の放電残量が少ないとき、まず、レドックスフロー電池300の電力量を充電により増加させる。
殊に、色彩検出部44の電解液の色彩を「黄色」を100%、・・・「青色」を0%側、また、色彩検出部44の電解液の色彩を「紫色」を100%、・・・「緑色」を0%と側と設定したとき、放電残量が少ない0%側の「青色」、「緑色」から、レドックスフロー電池300の充電を行う。
When the remaining discharge amount of the
In particular, the color of the electrolytic solution of the
また、ソーラーパネル301の出力増によって逆流防止用ダイオード302及び逆流防止用ダイオード303を順方向に流しても、レドックスフロー電池300の放電残量が多いとき、レドックスフロー電池300の電力量を増加させる必要がないので、例えば、色彩検出部44の電解液の色彩をその色彩に対応した表示を行い、充電によるレドックスフロー電池300の放電残量を増加させない。
通常状態では、放電残量が「黄色」で100%の残量、「紫色」で100%の残留とするものであり、閾値の設定により、前記100%を90%または80%等と変更することができる。
何れにせよ、レドックスフロー電池300の放電残量をディスプレイ18で数値表現できればよい。
In addition, even if the reverse
In the normal state, the remaining amount of discharge is "yellow" with 100% remaining amount, and "purple" with 100% remaining amount. By setting the threshold value, the 100% is changed to 90%, 80%, or the like. be able to.
In any case, it is sufficient if the residual discharge amount of the
これをまとめると、この実施の形態の太陽光発電を行うソーラーパネル301と、硫酸バナジウム水溶液15,35を電解液として使用するレドックスフロー電池300と、前記ソーラーパネル301及び/または前記レドックスフロー電池300の直流出力を交流に変換するインバータ304とを具備し、前記ソーラーパネル301の起電力が高く、前記ソーラーパネル301に接続した1対の逆流防止用ダイオード302,303の一対のカソード側から前記インバータ304の入力及び前記レドックスフロー電池300の充電入力を得、前記ソーラーパネル301の出力が低くなったとき、前記ソーラーパネル301と前記インバータ304及び前記レドックスフロー電池300との電気的接続を遮断するものである。
To summarize, the
レドックスフロー電池300の出力電圧はVa[V]、ソーラーパネル301の出力電圧はVb[V]とするとき、Va≦Vbとして運転される。1対の逆流防止用ダイオード302,303を使用すると、1対の逆流防止用ダイオード302,303の順方向電圧降下により、Va≦VbはVa<Vbとなる。
When the output voltage of the
本実施の形態のレドックスフロー電池300では、負極側の光ファイバー46a,46b(なお、46a,46bの添字a,bは、同一機能を示すものであり、また、汎用性を有するものは添字a,bを省略する場合もある)で色彩検出部44の電解液の色彩を導いている。その端部を色彩検出部44から2個のカラーセンサ17に色彩を導き、各出力をディスプレイ18に放電残量を出力している。
レドックスフロー電池300の使用可能な放電残量は、光ファイバー46の上端にあるカラーセンサ17に「黄色」を90~100%の残量、「紫色」を90~100%の残留と表示させることができる。
何れにせよ、レドックスフロー電池300の放電残量の大きさを、表現することができる。
In the
The usable remaining discharge capacity of the
In any case, the magnitude of the remaining discharge capacity of the
色彩検出部44の電解液の色彩から、電解液の「紫色」と「緑色」の領域、「黄色」と「青色」の領域の何れに該当する色彩が存在すると、光ファイバー46の上端にあるカラーセンサ17で検出できる。このとき、ディスプレイ18との数値は、原理的には、同一であるべきである。しかし、その数値が大きく離れるときがある。その理由としては、負極側または正極側の電解液に異物が混入したとき、光ファイバー46及びカラーセンサ17のセンサ異常のときである。
ディスプレイ18との数値が大きく開いたときには、本実施の形態のレドックスフロー電池300の異常であるから、それに気づいて早く修理する必要がある。電解液に異物が入ったときも、何れも、レドックスフロー電池300としての特性がなくなるので、早く修理する必要がある。
勿論、光ファイバー46及びカラーセンサ17からなるディスプレイ18は、現実には合致しないから、ディスプレイ18を2個配設するよりも1個の方が廉価である。
Based on the colors of the electrolytic solution detected by the
When the numerical value on the
Of course, the
したがって、ソーラーパネル301によって逆流防止用ダイオード302及び逆流防止用ダイオード303を順方向に流れるときに、レドックスフロー電池300の放電残量が多いとき、レドックスフロー電池300の放電残量が少ないときの動作を分け、例えば、放電残量が60%以下の場合に、レドックスフロー電池300の電力量を100%に持ち上げてから通常制御に入るようにしている。例えば、色彩検出部44の電解液の色彩を「黄色」100%以下のとき、または、色彩検出部44の電解液の色彩を「紫色」100%以下のとき、放電残量が100%になるようにする場合がある。
この場合には、ソーラーパネル301によって逆流防止用ダイオード302及び逆流防止用ダイオード303を順方向に流し、ソーラーパネル301でレドックスフロー電池300を充電しながら、インバータ304で商用電源305に対する売電として使用する。
Therefore, when the
In this case, the
放電残量を、例えば、光ファイバー46の端部にあるカラーセンサ17により「黄色」を100%未満の残量、「紫色」を100%未満の残量と設定した場合、インバータ制御によりインバータ304の入力を断ち、レドックスフロー電池300を充電することができる。この場合には、レドックスフロー電池300に100%の充電された状態からスタートすることになり、レドックスフロー電池300の充電に要する電力のみを供給する。本来の余剰電力は、インバータ304側を遮断しているから、インバータ304はその制御に入れない。
このように、カラーセンサ17による「黄色」、「紫色」との間に、インバータ304の入力を断ち、レドックスフロー電池300を100%の充電完了からスタートすることができる。
For example, when the
In this way, between "yellow" and "purple" by the
図1に示すように、負極側の電解液容器11には硫酸バナジウム水溶液15が充填されている。硫酸バナジウム水溶液15は液体循環ポンプ12によって、必要数の隔膜を積層したセルスタック20と電解液容器11との間を循環管路13a、液体循環ポンプ12、循環管路13b、循環管路13cによって電解液の循環管路を形成している。
As shown in FIG. 1, an
同様に、正極側の電解液容器31には硫酸バナジウム水溶液35が充填されている。硫酸バナジウム水溶液35は液体循環ポンプ32によって、必要数の隔膜を積層したセルスタック20と電解液容器32との間を循環管路33a、液体循環ポンプ32、循環管路13b、循環管路13cによって循環する循環管路を形成している。
Similarly, the
次に、図3(a)乃至(c)に示すセルスタック20の積層工程について説明する。
複数の正極電極102、隔膜103、負極電極104、双極板105、一対の集電板、一対のクッション層、金属層が形成された双極板105及びその外周に装着されたフレーム101を有する単セル(最小単位のセル)の集合によりセルスタック20を構成している。
更に詳しくは、一対のエンドプレート101及びそのエンドプレート101を締付ける締付機構107を用意する。この締付機構107は、締付軸108と、その締付軸108の両端に螺合されるナット110と、そのナット110とエンドプレート101の間に介在される。
Next, the stacking process of the
A single cell having a plurality of
More specifically, a pair of
セルスタック20の全体は、上部に熱交換器として機能するフィンに沿ってファン111の風路を配設しているセルスタック容器120に格納されている。セルスタック容器120には、セルスタック20を冷却する必要数の冷却用のファン111が配設され、必要に応じて冷却を行えるようになっている。
セルスタック20の底面側も、セルスタック20からセルスタック容器120が浮き上がる波構造112となっている。即ち、セルスタック20は、セルスタック容器120に格納され、セルスタック20とセルスタック容器120によって冷却されるようになっている。
The
The bottom side of the
そして、エンドプレート101に締付軸108とナット110を取付ける。締付軸108を取付けたエンドプレート101を設置面に平行にして、そのエンドプレート101に集電板を配置し、その上にクッション層を介在させて、金属層が形成された双極板105を具えるセルフレームを積層する。続けて、正極電極102、負極電極104、隔膜104、負極電極104(正極電極102)からなる単セルを繰り返し積層する。この積層工程は、集電構造上に、順次正極電極102、隔膜103、負極電極104を一枚ずつ積み重ねる。所定数のセルフレームや正極電極102、隔膜103、負極電極104を積層した積層体をエンドプレート101上の集電構造に載せることを繰り返して行っても良い。そして、所望のセル数を積層した後、再び、金属層が形成された双極板105を有するセルフレームを最後のセルに抱き合わせ、クッション層を介在させて集電板を積層する。
Then, the tightening
双極板105に、双極板105よりも導電率の高い金属材料からなる金属層を形成することで、正電極板102、負極電極104と双極板105とを導通させ易くなる。加えて、可撓性を有するクッション層を双極板105と集電板との間、特に、双極板に形成される金属層と集電板との間に介在させることで、負圧下においても、金属層と集電板との導通面積を多くとることができる。したがって、集電板と双極板105との間における抵抗を低減できるとともに、抵抗の上昇を抑制することもできる。
集電板と双極板105との間の抵抗を低減でき、かつ、負圧下における抵抗の上昇を抑制できるので、電池出力の低下や、電池容量の低下等、抵抗による電気的損失を低減することができる。したがって、電気的損失の少ない電池となる。
By forming a metal layer made of a metal material having a higher conductivity than that of the
Since the resistance between the current collecting plate and the
セルスタック20は負電極と隔膜からなる電極板102とが交互に配設され、リード線26Aによって負側のインバータ304に接続されている。同様に、セルスタック20は負極電極24と隔膜23からなる正極電極25とが交互に配設され、リード線27によって正側の正極側セル路22に接続されている。
また、セルスタック20は、電解液容器11の硫酸バナジウム水溶液15が循環する負極側セル路21、及び電解液容器31の硫酸バナジウム水溶液35が循環する正極側セル路22が形成され、液体循環ポンプ12及び液体循環ポンプ32によって電解液容器11または電解液容器31が連結されている。
In the
In the
本実施の形態のレドックスフロー電池300は、その端子電圧が低いとき、ソーラーパネル301から充電を行う。正確には、逆流防止用ダイオード302,303の順方向電圧降下の2倍をソーラーパネル301の出力に加算した電圧以上で、ソーラーパネル301からレドックスフロー電池300の充電を行う。
レドックスフロー電池300の端子電圧が、ソーラーパネル301の出力電圧値のとき、インバータ304は直流を交流に変換して、売電の交流発電機305側に電力を出力する。
When the terminal voltage of the
このとき、ソーラーパネル301の出力が低下したとすると、ソーラーパネル301は逆流防止用ダイオード302,303で逆バイアスになるから、ソーラーパネル301はレドックスフロー電池300から保護される。ところが、レドックスフロー電池300はインバータ304の入力となっているから、レドックスフロー電池300の充電電圧を使用してしまう可能性がある。
そこで、図1、図2に示すように、ソーラーパネル301とインバータ304の接続点に、逆流防止用ダイオード302を順方向に接続し、また、ソーラーパネル301とインバータ304の接続点に接続する側のリード線26aに、逆流防止用ダイオード302を順方向に接続する。
At this time, if the output of the
Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, a
これによって、ソーラーパネル301の起電力はインバータ304に出力され、インバータ304側の負荷の少ないときには、レドックスフロー電池300の充電を行う。
したがって、インバータ304の負荷が軽い場合には、ソーラーパネル301の起電力はレドックスフロー電池300の充電を主として行う。通常状態では、ソーラーパネル301の起電力は、インバータ304の負荷に合わせて出力し、余剰電力で、レドックスフロー電池300の充電を行う。
夜間のようなソーラーパネル301の起電力がないとき、レドックスフロー電池300の放電により、インバータ304から出力する。この出力は家庭内負荷として、家庭外負荷として使用される。
As a result, the electromotive force of the
Therefore, when the load of the
When there is no electromotive force from the
図1及び図2では、ソーラーパネル301の両端子に逆流防止用ダイオード302,303を接続している。したがって、逆流防止用ダイオード302,303は逆耐電圧を高くでき、ソーラーパネル301の各セルを保護することができる。そして、レドックスフロー電池300の両端の逆流防止用ダイオード302,303は、逆接続を防止できる。
この回路は、通常状態でダイオードの順方向電圧降下の影響を受けないので、ロスが少ない。
1 and 2,
This circuit has less loss because it is not affected by the forward voltage drop of the diode under normal conditions.
本実施の形態で使用している液体循環ポンプ12,32と液体循環ポンプ12,32,52,72は、実施例ではスムーズフローポンプ(株式会社タクミナ製造)を使用したが、例えば、オール樹脂水中ポンプセムポン、ソレノイド駆動式ダイヤフラム定量ポンプ(セムコーポレーション)等のように合成樹脂で電解液の流路全体がカバーされているものであればよい。液体循環ポンプ機能の全体が樹脂で覆われていればよい。何れにせよ、液体送給用のポンプを構成する構成材が、合成樹脂により構成されてもよく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリエステル等で硫酸バナジウム水溶液15または硫酸バナジウム水溶液35を送給する構成を形成している。
As the liquid circulation pumps 12, 32 and the liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 used in the present embodiment, Smoothflow pumps (manufactured by Takumina Co., Ltd.) are used in this embodiment. A pump Sempon, a solenoid-driven diaphragm metering pump (Sem Corporation), etc. may be used as long as the entire passage of the electrolytic solution is covered with a synthetic resin. It is sufficient that the entire liquid circulation pump function is covered with resin. In any case, the constituent material constituting the liquid feeding pump may be made of a synthetic resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, nylon, polyester, etc., to feed the vanadium sulfate
図5は液体循環ポンプ12(32,52,72)の動作を説明する説明図である。
負極側セル路21から循環管路13a、液体循環ポンプ12、循環管路13bから電解液容器11の硫酸バナジウム水溶液15に入り挿入循環管路53から排出し、撹拌した硫酸バナジウム水溶液15を管路61から吸引し、循環管路13bを介して、負極側セル路21に戻る液体の循環経路である。
したがって、液体循環ポンプ12は、負極側セル路21の硫酸バナジウム水溶液15を循環させ、負極側セル路21に対してバナジウムイオンの『価』数の違いを明確にする循環経路を形成している。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of the liquid circulation pump 12 (32, 52, 72).
The vanadium sulfate
Therefore, the
図6は液体循環ポンプ12を2台使用した実施例を説明する説明図である。
負極側セル路21から循環管路13a、液体循環ポンプ12a、循環管路13bによって、電解液容器11aの中の硫酸バナジウム水溶液15aが挿入循環管路53aから排出し、そして、撹拌し、撹拌した硫酸バナジウム水溶液15を管路61aから吸収し、更に、循環管路13b1、液体循環ポンプ12b、循環管路13b2から電解液容器11bの硫酸バナジウム水溶液15b中の挿入循環管路53bから排出し、撹拌した硫酸バナジウム水溶液15を管路61bから吸収し、循環管路13cを介して、負極側セル路21に戻る液体の第1の循環経路及び第2の循環経路である。負極側セル路21の硫酸バナジウム水溶液15を循環させ、負極側セル路21に対してバナジウムイオンの『価』数の違いを明確にする循環経路を形成している。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an embodiment in which two liquid circulation pumps 12 are used.
The vanadium sulfate
インペラポンプの概略図を図4としてまとめた。他に、ギヤポンプ、ベーンポンプ等も使用でき、本発明を実施するには、インペラポンプに限定さるものではない。
インペラポンプは電動機を収容した本体部201と、吸入口206及び吐出口207を本体部201のフランジ204に、ポンプ部209のフランジ203を取付けている。インペラ208は本体部201の電動機のシャフトに取付けられており、電動機と同一回転数で回転する。
なお、インペラ208の吐出口207の逆方向に配設されているのは、座部202である。
したがって、本体部201の内部の電動機が回転すると、電解液に遠心力が加わり、吐出口207から放射方向に飛び出し、吸入口206側を負圧とする。よって、インペラポンプは液体循環ポンプ12と液体循環ポンプ32として機能する。
通常、液体循環ポンプ12と液体循環ポンプ32は、空気を巻き込まない構成として使用される。
A schematic diagram of the impeller pump is summarized as FIG. Alternatively, gear pumps, vane pumps, etc. may be used, and the practice of the present invention is not limited to impeller pumps.
The impeller pump has a
A
Therefore, when the electric motor inside the
Normally, the
ここで、液体循環ポンプ12と液体循環ポンプ32を定速回転とし、負極側セル路21から循環管路13a、液体循環ポンプ12、循環管路13b、電解液容器11、循環管路13c、負極側セル路21と硫酸バナジウム水溶液15が循環する。同時に、液体循環ポンプ32の回転により、正極側セル路22から循環管路33a、液体循環ポンプ22、循環管路33b、電解液容器21、循環管路33c、正極側セル路22と硫酸バナジウム水溶液15が循環する。
このとき、ソーラーパネル301は、レドックスフロー電池300に充放電を行い、インバータ304は、特定のプログラムに従って、売電の交流発電機305側に電力を供給する。ソーラーパネル301の出力は、所定の直流電圧として、リード線26によって負の電圧を、リード線27に正の電圧を印加する。
Here, the
At this time, the
また、液体循環ポンプ12と液体循環ポンプ32を正圧側と負圧側に2台配設しても、インペラ208の吸入口206側から吐出口207の間には、インペラ208とポンプ部209が密閉状態にないから、流体抵抗が小さく液体の流れを流れ難くすることがなく、1/2台の負荷で運転できる。
そして、液体循環ポンプ12の2台と、液体循環ポンプ32の2台を同時駆動させたときは、インペラ208の吸入口206側から吐出口207の間には各々2倍の流速の電解液の流れが生じるから、0.5倍と2倍の能力で駆動させることができる。液体循環ポンプ12の3台及び液体循環ポンプ32の3台配設した場合も同様となり、必要に応じて設定された能力で駆動させることができる。
Further, even if two liquid circulation pumps 12 and 32 are arranged on the positive pressure side and the negative pressure side, the
When the two liquid circulation pumps 12 and the two liquid circulation pumps 32 are simultaneously driven, the flow rate of the electrolyte between the
図5は、負極側セル路21から循環管路13a、1台の液体循環ポンプ12、循環管路13b、電解液容器11、循環管路13c、負極側セル路21と硫酸バナジウム水溶液15が循環する。同時に、液体循環ポンプ32の回転により、正極側セル容器22から循環管路33a、1台の液体循環ポンプ32、循環管路33b、電解液容器31、循環管路33c、負極側セル容器21と硫酸バナジウム水溶液15が循環する循環系を示すものである。図5は負極側セル路21の循環を示すものであるが、図示していない正極側セル容器22の循環を示すものである。
In FIG. 5, a
図6は負極側セル路21から循環管路13a、1台の液体循環ポンプ12a、循環管路13b、電解液容器11aの循環管路13b1、他の1台の液体循環ポンプ12b、電解液容器11bの循環管路13b2、電解液容器11bの循環管路13c、負極側セル路21と循環する。
また、図6に示していないが、負極側セル路21a及び負極側セル路21bの循環は、正極側セル路22、正極側セル路22a及び正極側セル路22bの循環を示すものと対をなす。
FIG. 6 shows a circuit from the
Although not shown in FIG. 6, the circulation of the negative cell path 21a and the negative cell path 21b is paired with the circulation of the
また、硫酸バナジウム水溶液15,35は、次の化学式のように変化する。
正極の反応は VO2+ + H2O →/← VO2
+ + e- + 2H+
(4価(青)) (5価(黄))
負極の反応は VO3+ + e- →/← VO2+
(3価(緑)) (2価(紫))
但し、矢印→は充電、矢印←は放電である。
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができる。
このように、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができるから、電解液としての硫酸バナジウム水溶液15,35が原理的には劣化しないから、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75に劣化が生じない。
Also, the vanadium sulfate
The positive electrode reaction is VO 2+ + H 2 O →/← VO 2 + + e − + 2H +
(tetravalent (blue)) (pentavalent (yellow))
The negative electrode reaction is VO 3+ + e - →/← VO 2+
(Trivalent (green)) (Divalent (purple))
However, the arrow → indicates charging, and the arrow ← indicates discharging.
In the
In this way, in the
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300に使用する負極の2価バナジウムは「紫色」、3価バナジウムは「緑色」、また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。負極は充電完了のとき2価バナジウムは「紫色」となり、放電完了したとき、3価バナジウムは「緑色」となる。また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。正極は充電完了のとき2価バナジウムは「黄色」となり、放電完了したとき、4価バナジウムは「青色」となる。
In the
したがって、これを図8のカラートライアングルで示すと、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」となり、「黄色」と「青色」との間を直線で結ぶ領域上の色彩を移動することになる。
負極の2価バナジウムの「紫色」、3価バナジウムの「緑色」を直線で結んだ領域上を移動することになる。正極の4価バナジウムの「青色」、5価バナジウムの「黄色」を結んだ線上を移動することになる。論理的には、色彩は直線的に変化するが、誤差等により領域を変化するといえる。
Therefore, if this is shown by the color triangle in FIG. will be moved.
It moves on the region where the "purple" of the negative electrode's divalent vanadium and the "green" of the trivalent vanadium are connected by straight lines. It will move on the line connecting the "blue" of tetravalent vanadium of the positive electrode and the "yellow" of pentavalent vanadium. Theoretically, the color changes linearly, but it can be said that the area changes due to an error or the like.
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300に使用する負極は、2価バナジウムが「紫色」、3価バナジウムが「緑色」、また、正極は4価バナジウムが「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。負極は充電完了のとき2価バナジウムは「紫色」となり、放電完了したとき、3価バナジウムは「緑色」となる。また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。正極は充電完了のとき2価バナジウムは「黄色」となり、放電完了したとき、4価バナジウムは「青色」となる。
The negative electrode used in the
したがって、これを図5のカラートライアングルで示すと、正極の4価バナジウムは「青色(450~495nm)」、5価バナジウムは「黄色(570~590nm)」となり、図5に示す「黄色」と「青色」との間の領域上の色を移動することになる。負極の2価バナジウムの「紫色」、3価バナジウムの「緑色」を結んだ線上を移動することになる。正極の4価バナジウムの「青色」、5価バナジウムの「黄色」を結んだ線上を移動することになる。
図7は波長と感度の関係を示すものである。
Therefore, when this is indicated by the color triangle in FIG. You would move the color on the area between "blue". It moves along the line connecting the "purple" of divalent vanadium of the negative electrode and the "green" of trivalent vanadium. It will move on the line connecting the "blue" of tetravalent vanadium of the positive electrode and the "yellow" of pentavalent vanadium.
FIG. 7 shows the relationship between wavelength and sensitivity.
図示のように光の三原色の「赤色(Red波長:625~740nm)」、「緑色(Green波長:500~560nm)」、「青色(Blue波長:445~485nm)」は光の三原色であるが、本実施の形態では、「黄色」と「青色」、「紫色」と「緑色」の間の色彩をカラーセンサ17で検出するものであるから、色彩の検出として光の三原色を使用していない。
As shown in the figure, the three primary colors of light are "Red (Red wavelength: 625-740 nm)", "Green (Green wavelength: 500-560 nm)", and "Blue (Blue wavelength: 445-485 nm)". In the present embodiment, the colors between "yellow" and "blue" and between "purple" and "green" are detected by the
そこで、「黄色」と「青色」または「紫色」と「緑色」の変化として、波長380~780[nm]の単色の「黄色変化」または「青色の変化」とみることができる。それぞれ単色の変化、複数色の変化としてカラーセンサ17で検出することができる。
Therefore, the change between “yellow” and “blue” or “purple” and “green” can be regarded as a monochromatic “yellow change” or “blue change” with a wavelength of 380 to 780 [nm]. They can be detected by the
また、発明者らの実験によれば、波長380~780[nm]の単色の検出で実現できることを確認した。
例えば、分光測色計(CM-700d;コニカミノルタ株式会社)16の入力にde:8°の受光を行うように光ファイバー(8φ)の下端からの光を導いている。充電開始と放電完了を測定し、正極の反応を図8のカラートライアングルに示すと充電完了により5価「黄」となり、放電完了により4価の「青」となる。現在の放電残量は、「黄」と「青」とを結ぶ線に放電残量の値が存在することになる。
In addition, according to experiments by the inventors, it was confirmed that it can be realized by monochromatic detection with a wavelength of 380 to 780 [nm].
For example, the light from the lower end of the optical fiber (8φ) is guided to the input of the spectrophotometer (CM-700d; Konica Minolta Co., Ltd.) 16 so as to receive light at de: 8°. The start of charge and the completion of discharge are measured, and the reaction of the positive electrode is indicated by the color triangle in FIG. As for the current remaining amount of discharge, the value of the remaining amount of discharge exists on the line connecting "yellow" and "blue".
なお、白は「黄」と「青」とを結ぶ線上位置を移動するものである。通常の放電残量は、充電完了の「黄」と放電完了の「青」とを領域上で、「黄」が100%の容量であり、「青」が0%の放電残量であった。
発明者らの実験によれば、読み取り誤差が大きいが、略比例関係が確認された。
Note that white moves along the line connecting "yellow" and "blue". The normal remaining amount of discharge was "yellow" for charge completion and "blue" for discharge completion on the area, "yellow" was 100% capacity, and "blue" was 0% discharge remaining capacity. .
According to experiments by the inventors, a substantially proportional relationship was confirmed although the reading error was large.
分光測色計(CM-700d;コニカミノルタ株式会社)としてのカラーセンサ17は、Strawberry Linux(登録商標)社製のカラーセンサ(TCS34725)搭載回路で、代替を試みている。その他、オプテックス・エフエー社製のDM-18TN等も、樹脂コーティングすれば使用できることを確認した。
TCS34725を搭載したカラーセンサ16のモジュールは、カラーセンサ17を環境の色が変化しないように、また、白色LEDを搭載することで暗闇でも色彩の判別ができるようしている。
The
The module of the color sensor 16 equipped with the TCS34725 is designed so that the
白色発光ダイオード(LED)45は、基準色の発光光に近似し、色彩検出部44の周囲が暗くなるのを防止している。また、透過光、散乱光または反射光により、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液の色彩を正確に検出できるようにしている。そのため、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75中に電解液が均一に分散し易いようになっている。色彩検出部44に配設されている光ファイバーの下端は、透過光、散乱光または反射光により、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液の色彩を正確に検出するものである。オプティカルファイバーの上端は、分光測色計(CM-700d;コニカミノルタ株式会社)の検出孔に接続している。
A white light emitting diode (LED) 45 approximates the emitted light of the reference color and prevents the surroundings of the
図8のカラートライアングルに示す正極側の充電完了により5価「黄」となり、放電完了により4価の「青」となる。現在の放電残量は、「黄」と「青」とを結ぶ線上に放電残量値があることになる。
また、負極側からみれば、「紫」と「緑」とを結ぶ線上に放電残量があり、充電完了の「紫」と放電完了の「緑」とを領域上で、「紫」が100%の容量であり、「緑」が0%の放電残量になる。
これらは独立に正極側の正電電極25と負極側の負電電極24に現れる。しかし、正極側と負極側が独立しているから、「黄」と「青」とを結ぶ線と「紫」と「緑」とを結ぶ線が混在することはない。したがって、同一情報を正極側と負極側の2系統から取得できることになる。
特に、正極側の充電完了により「黄」から「青」に、また、負極側の「紫」から「緑」に結ぶ線に放電残量があるように設定しているが、直線状の変化を特定の色彩を固定することにより、領域として検出することもできる。
Completion of charging on the positive electrode side shown in the color triangle in FIG. The current remaining amount of discharge is on the line connecting "yellow" and "blue".
In addition, when viewed from the negative electrode side, the remaining amount of discharge is on the line connecting “purple” and “green”. % capacity, and "green" indicates 0% remaining discharge capacity.
They appear independently on the
In particular, it is set so that there is a remaining amount of discharge in the line connecting "yellow" to "blue" when charging is completed on the positive electrode side, and from "purple" to "green" on the negative electrode side. can also be detected as a region by fixing a specific color.
本実施の形態では「黄」から「青」、「紫」から「緑」とし、その間を8個または3個に分割し、放電残量の評価に使用している。勿論、任意に分割すればよい。「黄」から「青」で説明すると、「黄色」が100%の充電された電力を保持する放電残量になる。
逆に、「青色」が0%の放電残量になる。そこで、
100%(黄)、90%,80%,・・・・,20%,10%,0%(青)と、「黄」から「青」で、また、「黄」から「青」で各10段階または5段階等に区割けして説明することができる。
In the present embodiment, "yellow" to "blue" and "purple" to "green" are divided into 8 or 3, and used to evaluate the remaining amount of discharge. Of course, it may be divided arbitrarily. From 'yellow' to 'blue', 'yellow' is the remaining amount of discharge that holds 100% of the charged power.
Conversely, "blue" is 0% of the remaining amount of discharge. Therefore,
100% (yellow), 90%, 80%, ..., 20%, 10%, 0% (blue), from yellow to blue, and from yellow to blue It can be divided into 10 levels, 5 levels, or the like for explanation.
正極の4価バナジウムの「青色(450~495nm)」、5価バナジウムは「黄色(570~590nm)」を単純に波長を、「黄色590nm」、「黄色580nm」、
「黄色570nm」、「橙色560nm」、「橙色550nm」、「橙色540nm」、「黄緑色530nm」、「黄緑色520nm」、「黄色510nm」、「青色500nm」の10個に区分することもできる。
"Blue (450 to 495 nm)" of tetravalent vanadium of the positive electrode, "yellow (570 to 590 nm)" of pentavalent vanadium simply the wavelength, "yellow 590 nm", "yellow 580 nm",
It can also be divided into 10 categories: "yellow 570 nm", "orange 560 nm", "orange 550 nm", "orange 540 nm", "yellow green 530 nm", "yellow green 520 nm", "yellow 510 nm", and "blue 500 nm". .
光ファイバー46の上端にあるカラーセンサ17は3色を検出し、各色16ビットの分解能を有している。
白色LED(380~780色彩)は負極側電解液容器11,31に入った電解液である硫酸バナジウム水溶液15,35の色彩の判別ができるよう発光しており、白色LEDを搭載することで暗闇でも色彩の判別ができるようしている。
このカラーセンサ17の「赤色(Red)」、「緑色(Green)」、「青色(Blue)」の3色は、白色LED(380~780色彩)を得ていることから、相手方の出力とするフォトカプラとしての構成を示しており、勿論、積極的にフォトカプラとして構成してもよい。
A
The white LEDs (380 to 780 colors) emit light so that the colors of the vanadium sulfate
Since the three colors of "Red", "Green", and "Blue" of this
そこで、負極においては2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」とを結ぶ領域上に現在の充放電残量がある。また、正極においては4価バナジウムの「青色」と5価バナジウムの「黄色」とを結ぶ領域下と推定される特定の波長に振幅に放電残量がある。
特に、充電中であっても、放電中であっても、放電残量を測定できる。したがって、通常の二次電池であれば、充電時間と通電電流から充放電残量を測定するのが一般的であるが、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300ではその負荷が加わっていると、加わっていないとに関係なく、その時点の充放電残量を測定できる。
Therefore, in the negative electrode, the current charge/discharge remaining amount is on the region connecting the "purple" of divalent vanadium and the "green" of trivalent vanadium. In addition, in the positive electrode, there is a remaining amount of discharge in the amplitude at a specific wavelength presumed to be in the region connecting the "blue" of tetravalent vanadium and the "yellow" of pentavalent vanadium.
In particular, the remaining amount of discharge can be measured during charging and discharging. Therefore, if it is a normal secondary battery, it is common to measure the charge / discharge remaining amount from the charging time and the current flow, but the redox flow battery using the vanadium sulfate
しかも、2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」とを結ぶ領域、4価バナジウムの「青色」と5価バナジウムの「黄色」とを結ぶ領域下で、当該硫酸バナジウム水溶液の色を判別するものであるから、色彩で判断され、読み取り誤差を少なくすることができる。
また、発光にはLDEが特定の周波数(白色)で発光し、しかも、フォトダイオ-ドの電解液容器11の硫酸バナジウム水溶液15が循環するセルスタック20の負極側を意味する負極側セル路21と、その特定の周波数を検出するから、その発光色の周波数を少ない誤差で検出することができる。
Moreover, the color of the aqueous solution of vanadium sulfate is under the region connecting the “purple” of divalent vanadium and the “green” of trivalent vanadium and the region connecting “blue” of tetravalent vanadium and “yellow” of pentavalent vanadium. is determined by color, reading errors can be reduced.
In addition, the LDE emits light at a specific frequency (white) for light emission, and the negative electrode
特に、2個の発光色の検出が異なったとき、放電残量の少ない充放電残量の検出値を採用し、再度の充電のタイミングを効率よく行うようにする。
現在の硫酸バナジウム水溶液からなる電解液の色が1走査の何れの波長380~700[nm]にあるかを検出する。
即ち、負極における2価バナジウムの「紫色(380~450nm)」から3価バナジウムの「緑色(495~570nm)」の電解液、同様に、正極における4価バナジウムの「青色(450~495nm)」から5価バナジウムの「黄色(570~590nm)」の電解液は、例えば、負極は2価バナジウムの「紫色」(380nm)と3価バナジウムの「緑色(495nm)」または負極は2価バナジウムの「紫色(450nm)」と3価バナジウムの「緑色」(570nm)と領域を変化することになる。少なくとも、電解液の色が380~700[nm]の何れにあるかを検出する光検出能力を有していればよい。即ち、電解液の波長が380~700[nm]を
100%(黄),90%,80%,・・・・,20%,10%,0%(青)
と均等に区分してもよいし、重み付けを行ってもよい。
In particular, when the detection of two luminescent colors is different, the detection value of the charge/discharge remaining amount with a small remaining amount of discharge is adopted, and the timing of recharging is efficiently performed.
It is detected at which wavelength 380 to 700 [nm] in one scan the color of the electrolytic solution composed of the current vanadium sulfate aqueous solution is present.
That is, the electrolytic solution of "purple (380 to 450 nm)" of divalent vanadium to "green (495 to 570 nm)" of trivalent vanadium in the negative electrode, similarly, "blue (450 to 495 nm)" of tetravalent vanadium in the positive electrode. From the pentavalent vanadium “yellow (570 to 590 nm)” electrolyte, for example, the negative electrode is divalent vanadium “purple” (380 nm) and the trivalent vanadium “green (495 nm)” or the negative electrode is divalent vanadium The region changes between “purple (450 nm)” and trivalent vanadium “green” (570 nm). At least, it suffices to have a photodetection capability to detect the color of the electrolyte solution within the range of 380 to 700 [nm]. That is, the wavelength of the electrolyte solution is 380 to 700 [nm] 100% (yellow), 90%, 80%, ..., 20%, 10%, 0% (blue)
, or may be weighted.
このように、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができるものであるから、電解液としての硫酸バナジウム水溶液15,35が原理的には劣化しないから、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75に劣化が生じない。
レドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができるものであるから、電解液としての硫酸バナジウム水溶液15,35が原理的には劣化しないから、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75に劣化が生じない。
Thus, in the
In the
次に、電解液容器11(31,51,71)の端部を均一化する電解液分配器50について説明する。
図1及び図2、図9乃至図12に示すように、合成樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタラート等の耐電解液で形成されたパイプからなる循環管路13,33,53,73で、液体循環ポンプ12、液体循環ポンプ32に接続され、電解液容器11,31,51,71から硫酸バナジウム水溶液15,35電解液を循環させている。これらの循環系を均一化するために、電解液分配器50を標準化し、何れの電解液容器11,31,51,71にも適用できるようにしている。
Next, the
As shown in FIGS. 1 and 2 and FIGS. 9 to 12, the liquid is circulated through
耐電解液で形成された熱可塑性樹脂としては、例えば、エンジニアリング・プラスチックに属するポリアミド46樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン等)、ポリアセタール(樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等や、スーパー・エンジニアリング・プラスチック(スーパーエンプラ)に属するポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、非晶ポリアリレート樹脂、液晶ポリマ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等や、汎用樹脂に属するポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ABS樹脂、アクリルニトリルスチレン樹脂、アクリル樹脂等を使用できる。これらは1種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。このような熱可塑性樹脂を使用した場合には、必要に応じて熱可塑性樹脂を可塑化するための可塑剤がある。
Thermoplastic resins made of electrolyte-resistant materials include, for example,
まず、電解液分配器50は、循環管路13,33,53,73に挿入循環管路53を接続している。また、循環管路13,33,53,73は挿入循環管路53(13)と一体的に形成されていてもよい。
循環管路13,33,53,73が排出する挿入循環管路53(13)に穿設された開口孔54は複数配設されている。管路53が下降を防止して分岐されている開口孔54は、管路53の開口断面積よりもその面積が大きくなっている。
電解液容器11,31,51,71に接続された挿入循環管路53(13)は、図示しないコネクタ、接着剤等の接続手段を使用して接続されている。勿論、シール性を高くするために、図示しないパッキング等も使用される。しかし、本発明を実施する場合には、電解液容器11,31,51,71と挿入循環管路53は一体に接続され、必要に応じて彎曲させるのが望ましい。
First, the
A plurality of opening holes 54 are provided in the inserted circulation pipeline 53 (13) from which the
The insertion circulation pipeline 53 (13) connected to the
電解液分配器50の循環管路13a,33aは、液体循環ポンプ12または液体循環ポンプ32に接続されており、電解液分配器50の外部から循環管路13a,33aを通り、大径管路60の内部に電解液が液体循環ポンプ12または液体循環ポンプ32によって上から下に向かって循環する。
即ち、循環管路13a,33aは電解液分配器50の上端部を挿通し、電解液分配器50と挿入循環管路53及び管路81、管路82(13b)が合成樹脂管によって一体に形成されている。この電解液分配器50の長さは、電解液容器11,31の長さの比率の7/10~10/10、好ましくは、8/10~9/10の位置範囲とするのが望ましい。
また、電解液分配器50の長さは、1/10~5/10、好ましくは、2/10~4/10の範囲とするのが望ましい。電解液分配器50と管路81(13b)、管路82(13b)が合成樹脂管によって一体に形成される。
The
That is, the
Also, the length of the
電解液分配器50の管路81(13b)、管路82(13b)は、循環管路13cとして形成され、管路81(13b)の下端は、電解液分配器50から電解液容器11,31を通り、具体的には、下方の管路81(13b)から管路82(13b)に電解液が移動するようにしている。
また、フィルタ84は塵埃の除去、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の呼吸用としている。電解液分配器50の締め付け具51は、堅固に電解液容器11,31,51,71に固定するため弾性パッキン、弾性フィルタ及び加工液が漏れないようなシール構造となっている。そして、締め付け具81によって電解液容器11,31,51,71に堅固に取り付け可能となっている。
そして、電解液分配器50の下部には色彩検出部44が形成されていて、その基板48の一面に白色LED45が固定されている。白色LED45は基板全面を合成樹脂でモールドされたものである。
The conduit 81 (13b) and conduit 82 (13b) of the
A
A
次に、電解液分配器50の動作を説明する。
液体循環ポンプ12,32,52,72に接続されている電解液分配器50の透明大径管体52内の電解液は、液体循環ポンプ12,32,52,72から送出され、循環管路13a,33a、挿入循環管路53を通り、挿入循環管路53に穿設された開口孔54から、透明大径管体52の内部に流れ、整流部49となって色彩検出部44に供給される。色彩検出部44では、白色LED45が電気的に導かれ、そこに整流部49で整流された電解液が供給され、色彩検出部44は所定の色彩を出力する。色彩検出部44では光ファイバー46の端部から色彩検出部44の内部光を透過光、散乱光または反射光として検出している。
Next, the operation of the
The electrolyte in the transparent large-
整流部49は電解液の流れを、部分的に乱すことなく流すもので、公知の形状が使用できる。また、色彩検出部44を流れる硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の流量により、光ファイバー46の端部から色彩検出部44の内部光を透過光、散乱光または反射光として検出し、色彩検出部44で光ファイバー46が透過光、散乱光または反射光を検出するとき、光ファイバー46の接着剤で固定した先端が、格別焦点を調節することなく、焦点距離を外すことにより、色彩のみを検出できるようにしている。また、色彩検出部44の内部を白色とすることにより、透過光、散乱光または反射光を明確に判別できる。
The rectifying
また、大径の透明大径管体92の下端側は合成樹脂で公知の手段によって端部材89を一体に接合されている。その底面には、電解液を流す整流部49がスリットとして形成されている。そして、挿入循環管路53(13a)の下部は端部材89として、複数の開口孔54が設けられた状態で、電解液の通路を形成されている。即ち、液体循環ポンプ12、液体循環ポンプ32から送られた電解液は、挿入循環管路53を下降し、複数の開口孔54から挿入循環管路53を出て、透明大径管体92に入り、スリット57を下降し、白色LED55及び光ファイバー46の先端で検出される。
An
なお、カラーセンサ17としてオプテックス・エフエー社製のDM-18TN等を使用する場合には、白色LED55及び図示しない「赤色」、「青色」、「緑色」の3個のフォトダイオードからなるフォトカプラでは、380~700[nm]の波長をスイープ(Sweep)させ、電解液の色が何れにあるかを検出する光検出能力を有している。
本実施の形態では、セコニックスペクトロマスターC-7000によって実測し、負極における2価バナジウムの「紫色」から3価バナジウムの「緑色」、同様に、正極における4価バナジウムの「青色」から5価バナジウムの「黄色」を測定し、その「紫色」と「緑色」と、「青色」と「黄色」との間を測定し、放電と充電を3~20に分割している。
When DM-18TN or the like manufactured by Optex FA Co., Ltd. is used as the
In the present embodiment, it is actually measured by Sekonic Spectromaster C-7000, and from the “purple” of divalent vanadium in the negative electrode to the “green” of trivalent vanadium, similarly, the “blue” of tetravalent vanadium in the positive electrode to the pentavalent vanadium 'yellow' is measured, and between 'purple' and 'green' and 'blue' and 'yellow' are measured, and discharge and charge are divided into 3-20.
したがって、放電と充電を3~20の均等目盛に分割される。即ち、カラーセンサ17によって検出した放電残量の値を3~20に分割する。
レドックスフロー電池300の放電残量をディスプレイ18で直接表示してもよいが、通常、運転に必要な電力を数値表現できればよいから、例えば、レドックスフロー電池300の放電残量は、最小限度の3段に設定できればよい。特に、充電しなければならない事態が発生し難いので、20段以上に細かく設定してもよい。但し、その重要度は高くない。
Thus, discharging and charging are divided into 3-20 equal scales. That is, the value of the remaining amount of discharge detected by the
Although the remaining discharge amount of the
本実施の形態では、液体循環ポンプ12,32,52,72は、合成樹脂で全体がカバーされ、ポンプ機能のみの全体が樹脂またはゴムで覆われていている物でもよいし、それらから構成されていてもよい。
負極における2価バナジウムの「紫色」から3価バナジウムの「緑色」の電解液の循環に1台、正極における4価バナジウムの「青色」から5価バナジウムの「黄色」の電解液の循環に1台を必要とし、その「紫色」と「緑色」と、「青色」と「黄色」との間を測定し、放電と充電を「紫色」から「緑色」と、「青色」から「黄色」に前述したように、3~20の評価に分割できる。
したがって、液体循環ポンプ12,32,52,72は、少なくとも2台は必要である。いずれにせよ、液体循環ポンプ12、液体循環ポンプ32は2台追加したり、4台追加したりする場合には偶数台となる。これを対で見れば1対以上となる。
In this embodiment, the liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 may be entirely covered with synthetic resin, and only the pump function may be entirely covered with resin or rubber. may be
One unit for circulation of the electrolyte solution from "purple" of divalent vanadium to "green" of trivalent vanadium in the negative electrode, and one unit for circulation of the electrolyte solution from "blue" of tetravalent vanadium to "yellow" of vanadium pentavalent in the cathode. Requires a platform, measures between its ``purple'' and ``green'' and ``blue'' and ``yellow'', discharges and charges from ``purple'' to ``green'' and ``blue'' to ``yellow'' As previously mentioned, it can be divided into 3-20 ratings.
Therefore, at least two liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 are required. In any case, the number of liquid circulation pumps 12 and liquid circulation pumps 32 is an even number when two or four are added. If this is seen in pairs, it will be one or more pairs.
次に、フロートセンサ100について説明する。
負極側の電解液容器11には硫酸バナジウム水溶液15が、正極側の電解液容器31には硫酸バナジウム水溶液35が充填されている。電解液容器11と電解液容器31の液位を検出し、電解液容器11と電解液容器31の電解液の液面を知るフロートセンサ100は、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が収容されている電解液容器11,31,51,71に配設されている。フロートセンサ100に形成された螺子部126によって、電解液容器11,31,51,71に締め付けられている。
フロートセンサ100は中心には中心移動杆121が配設され、中心移動杆121の周囲をフロート123が上下動するようになっている。フロート123には永久磁石が埋設されており、中心移動杆121に埋設されたリードスイッチ124からなるフロートセンサ100が配設されている。
なお、ガイド筒125は、中心移動杆121の周囲をフロート123が上下動するとき、周囲にフロート123が衝突しないようにしている。
Next, the
The
The
The
したがって、正極側の電解液容器11,31,51,71には硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を入れる容器の上面から天板に設けた中心移動杆121の取付孔に取付けられる。フロートセンサ100は、内部にリードスイッチ124が埋設された発泡合成樹脂からなるフロートセンサ100で、フロートセンサ100が距離Lだけ自在に移動し、フロートセンサ100が距離Lの移動範囲に電解液の液面があり、所定の液位でフロートセンサ100がオン・オフ信号を出力する。
なお、水位センサ摘み128は、負極側の電解液容器11,31,51,71及び正極側の電解液容器11,31,51,71の螺子込みを行うものであり、フィルタ129は負極側の電解液容器11または正極側の電解液容器31の変動する水位の呼吸用である。
また、本実施の形態では、フロートセンサ100を電解液分配器50と別に設けたものであるが、本発明を実施する場合は、電解液分配器50にフロートセンサ100を組み付けることができる。例えば、挿入循環管路93(13a)、管路81(13b)にフロート123を取付けても良いし、或いは、電解液分配器50の内部にフロートセンサ100を設けてもよい。
Therefore, the
The water
Further, in the present embodiment, the
図9は負極側セル路21の電解液容器11、正極側セル22の電解液容器31に、電解液分配器50を堅固に締め付け、また、電解液容器11、電解液容器31にもフロートセンサ100を堅固に螺合する。このとき、必要に応じて、ゴムパッキン等を用いてシール性の良い接合を行う。したがって、電解液容器11、電解液容器31には液体循環ポンプ12,32に接続される電解液容器11、電解液容器31に対して2本の循環管路13または循環管路33が配設されている。
FIG. 9 shows that the
1本の光ファイバー46と、フロートセンサ100のリード線97が引き出されており、また、カラーセンサ17の信号、液体循環ポンプ12、液体循環ポンプ32の信号を制御器(CPU)に接続している。
A single
電解液容器11,31,51,71には各々取手19a,19bが形成されていて、移動自在になっている。負極側セル路21の電解液容器11と正極側セル22の電解液容器31の2個を1対としている。電解液容器11と電解液容器31は、負極側セル路21、正極側セル路22に分割されたセルスタック20に電解液を循環させる。
このとき、液体循環ポンプ12、液体循環ポンプ32は各々1台配設したが、前述のように、各々2台または2台以上直列に配設してもよい。当然ながら、硫酸バナジウム水溶液15及び硫酸バナジウム水溶液35の拡販を均一化する液体循環ポンプを1台以上配設してもよい。
At this time, one
例えば、図13に示すように、液体循環ポンプ12,32,52,72を負極側セル路21の電解液容器11と正極側セル路22の電解液容器31の2個、1対としたり、図14に示すように、負極側セル路21の電解液容器11と正極側セル路22の電解液容器31の2個を1対とする2対設けたり、図示ないが3対、或いは4対設けることもできる。
For example, as shown in FIG. 13, the liquid circulation pumps 12, 32, 52, and 72 may be paired as a pair of the
本実施の形態では、電解液分配器50とフロートセンサ90、電解液容器11,31を標準化しているから、電池収納本体400との選択で標準化したレドックスフロー電池300が形成できる。
図13は本発明の実施の形態のレドックスフロー電池300で使用する電解液容器11,31,51,71に装着するフロートセンサ100及び電解液分配器50の配設を枠体に対して行う説明図である。
電池収納本体400の電池枠体401は、断面4角金属杆を合成樹脂でモールドして、酸に腐食し難いように材料が選択されている。電池枠体401の内側には、電解液容器11または電解液容器31が上から挿入自在な容器空間402,403が一体化され、また、制御器格納空間404も一体化され、容器空間402,403及び制御器格納空間404が一体となって、電解液容器11及び電解液容器31の1/3~2/3の高さの位置までを電解液漏れを生じた場合には、その内側の容器空間402,403及び制御器格納空間404が一体となった容器で液漏れを防止している。
In the present embodiment, the
FIG. 13 is an illustration of arranging the
The
また、本実施の形態の容器空間402,403及び制御器格納空間404で一体となった容器は、合成樹脂のフイルム等を用いてブロー成型しているが、容器空間402,403及び制御器格納空間404の下部を連通させるよう整形してもよい。
制御器格納空間404の上部には、負極側セル路21を格納する空間が形成されていて、そこにセルスタック20が接続されている。
本実施の形態では、制御器格納空間404の上部がセルスタック40Bを格納する空間及び蓋体406の裏面で電解液のコントローラを構成している。
Further, the container integrated with the
A space for storing the
In the present embodiment, the upper portion of the
蓋体206の上面には、マイクロコンピュータからなる制御装置CPU、及びその制御線が、下面には図15に示す液体循環ポンプ12及び液体循環ポンプ32並びに各配管が配設されている。
例えば、電解液分配器50の白色LEDのリード線、フロートセンサ100のリード線、容器空間402,403及び制御器格納空間404が一体となった容器の湿度センサまたは水漏れセンサ、水センサ等がマイクロコンピュータCPUに接続されている。また、正常に運転しているか否か、充電中であるか、放電中であるかの表示等も行われている。
A controller CPU consisting of a microcomputer and its control lines are provided on the upper surface of the
For example, the lead wire of the white LED of the
図13は1個の電解液容器11と1個の電解液容器31とし、電解液容器11,31を基本的に正極及び負極1対の2個とし、かつ、同一形状とすることにより、異なった部品点数を少なくしたものである。また、図14は、2個の電解液容器11と2個の電解液容器31とし、電解液容器11,31を基本的に2倍とし、かつ、同一形状とすることにより、異なった部品点数を少なくしたものである。
本実施の形態の特徴は、1個の電解液容器11,31を何倍かに使用できるようにしたものである。他の構成は、図13と相違するものではない。1個の電解液容器11,31は4倍、6倍、8倍、・・・しても、1対毎に増加できることを示すものである。
In FIG. 13, one
A feature of this embodiment is that one
また、図14では、電解液容器11を2個、電解液容器31を2個配設したものである。
勿論、負極側は、負極側セル路21、循環管路13a、液体循環ポンプ12、循環管路13b、硫酸バナジウム水溶液15、循環管路13c、正極側セル路21と循環して正極側セル路21に戻る。また、正極側は、液体循環ポンプ32対して直列に正極側セル路22、循環管路33a、液体循環ポンプ32、循環管路33b、硫酸バナジウム水溶液35、循環管路33c、負極側セル路21と循環して、正極側セル路22に戻る系統を付け加えるものである。
14, two
Of course, the negative electrode side circulates through the negative
このとき、負極側セル路21の硫酸バナジウム水溶液15の出口と正極側セル路22の硫酸バナジウム水溶液35の出口を同一端部としたり、負極側セル路21の硫酸バナジウム水溶液15の両者の出口を反対側端部とすることができる。
At this time, the outlet of the aqueous
本実施の形態における硫酸バナジウム水溶液15,35を電解液として用いるレドックスフロー電池300において、充電により4価バナジウムを5価バナジウムに変化させる間または放電により5価バナジウムを4価バナジウムに変化させる間、及び/または4価バナジウム及び5価バナジウムからなる電解液の色彩をカラーセンサ17で検出し、前記色彩から前記電解液の正極の充電状態を特定する正極側充放電状態検出部と、放電により3価バナジウムを2価バナジウムに変化させる間または充電により2価バナジウムを3価バナジウムに変化させる間、及び/または2価バナジウム及び3価バナジウムからなる電解液の色彩をカラーセンサ17で検出し、前記色彩から前記電解液の負極の充電状態を特定する負極側充放電状態検出部を具備し、前記正極側充放電状態検出部及び/または前記負極側充放電状態検出部は、前記電解液の循環管路に配設したLEDの透過光または散乱光、反射光のうちの何れか1以上の検出値により、放電残量の波長(周波数)を算出し、前記波長(周波数)から放電残量を特定する。
In the
正極反応は VO2+ + H2O →/← VO2
+ + e- + 2H+
(4価(青)) (5価(黄))
負極反応は VO3+ + e- →/← VO2+
(3価(緑)) (2価(紫))
但し、矢印→は充電、矢印←は放電である。
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができるものであるから、電解液としての硫酸バナジウム水溶液が原理的には劣化しないから、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75事態に劣化が生じない。
The positive electrode reaction is VO 2+ + H 2 O →/← VO 2 + + e - + 2H +
(tetravalent (blue)) (pentavalent (yellow))
The negative electrode reaction is VO 3+ + e − →/← VO 2+
(Trivalent (green)) (Divalent (purple))
However, the arrow → indicates charging, and the arrow ← indicates discharging.
In the
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300に使用する負極の2価バナジウムは「紫」、3価バナジウムは「緑色」、また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。負極は充電完了のとき2価バナジウムは「紫色」となり、放電完了したとき、3価バナジウムは「緑色」となる。また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。正極は充電完了のとき2価バナジウムは「黄色」となり、放電完了したとき、4価バナジウムは「青色」となる。
In the
したがって、これを図8のカラートライアングルで示すと、正極の4価バナジウムは「青色(450~495nm)」、5価バナジウムは「黄色(570~590nm)」間の変化となり、図8に示す「黄色」と「青色」との間の領域上の色彩を移動することになる。
同様に、負極の2価バナジウムは「紫色(380~450nm)」、3価バナジウムの「緑色(495~570nm)」で、5価バナジウムの「黄色」、3価バナジウムの「緑色」を結んだ領域上の色を移動することになる。正極の4価バナジウムの「青色」、5価バナジウムの「黄色」を結んだ領域上を移動することになる。
Therefore, if this is shown by the color triangle in FIG. 8, the tetravalent vanadium of the positive electrode changes between "blue (450 to 495 nm)" and the pentavalent vanadium changes between "yellow (570 to 590 nm)". It will move the color on the area between "yellow" and "blue".
Similarly, the divalent vanadium of the negative electrode is "purple (380-450 nm)", the trivalent vanadium is "green (495-570 nm)", the pentavalent vanadium is "yellow", and the trivalent vanadium is "green". It will move the color over the area. It moves on the region connecting the positive electrode's tetravalent vanadium "blue" and pentavalent vanadium "yellow".
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300に使用する負極の2価バナジウムは「紫色(380~450nm)」、3価バナジウムは「緑色(495~570nm)」、また、正極の4価バナジウムは「青色(450~495nm)」、5価バナジウムは「黄色(570~590nm)」である。負極は充電完了のとき2価バナジウムは「紫色」となり、放電完了したとき、3価バナジウムは「緑色」となる。また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。正極は充電完了のとき2価バナジウムは「黄色」となり、放電完了したとき、4価バナジウムは「青色」となる。
The divalent vanadium of the negative electrode used in the
したがって、これを図8のカラートライアングルで示すと、正極は4価バナジウムは「青色(450~495nm)」、5価バナジウムは「黄色(570~590nm)」となり、図5に示す「黄色」と「青色」との間の領域上の色を移動することになる。
負極の2価バナジウムの「紫色」、3価バナジウムの「緑色」を結んだ領域上を移動することになる。正極の4価バナジウムの「青色」、5価バナジウムの「黄色」を結んだ線上を移動することになる。
Therefore, when this is shown by the color triangle in FIG. You would move the color on the area between "blue".
It moves on the area connecting the negative electrode's "purple" color of divalent vanadium and "green" color of trivalent vanadium. It will move on the line connecting the "blue" of tetravalent vanadium of the positive electrode and the "yellow" of pentavalent vanadium.
発光素子を構成する白色LEDに対し、380~700[nm]を含む周波数の波長を出力させる。受光素子は、特定の波長380~700[nm]の発光光に対して受光素子の出力のピークが特定の波長380~700[nm]の何れかにあるから、前記ピーク値から負極においては2価バナジウムの「紫色(380~450nm)」から3価バナジウムの「緑色(495~570nm)」、また、正極においては4価バナジウムの「青色(450~495nm)」から5価バナジウムの「黄色(570~590nm)」として変化する。
したがって、負極においては2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」とを結ぶ領域上に現在の充放電残量がある。また、正極においては4価バナジウムの「青色」と5価バナジウムの「黄色」とを結ぶ領域下と推定される特定の波長に振幅に充放電残量があることがわかる。
A wavelength of a frequency including 380 to 700 [nm] is output from the white LED that constitutes the light emitting element. Since the peak of the output of the light-receiving element for emitted light with a specific wavelength of 380-700 [nm] is at any of the specific wavelengths of 380-700 [nm], the peak value at the negative electrode is 2 From "purple (380 to 450 nm)" of valent vanadium to "green (495 to 570 nm)" of trivalent vanadium, and in the positive electrode, "blue (450 to 495 nm)" of tetravalent vanadium to "yellow ( 570-590 nm)”.
Therefore, in the negative electrode, the current remaining amount of charge and discharge is on the region connecting the "purple" of divalent vanadium and the "green" of trivalent vanadium. In addition, in the positive electrode, it can be seen that there is a remaining amount of charge and discharge in the amplitude at a specific wavelength presumed to be in the region connecting the "blue" of tetravalent vanadium and the "yellow" of pentavalent vanadium.
特に、充電中であっても、放電中であっても、充放電残量を測定できる。したがって、通常の二次電池であれば、充電時間と通電電流から充放電残量を測定するのが一般的であるが、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300ではレドックスフロー電池300の負荷が加わっていると、加わっていないとに関係なく、その時点の充放電残量を測定できる。
しかも、2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」とを結ぶ領域、4価バナジウムの青色と5価バナジウムの「黄色」とを結ぶ領域下で、当該硫酸バナジウム水溶液の色を判別するものであるから、色彩で判断され、読み取り誤差を少なくすることができる。
また、発光にはLDEが特定の周波数で発光し、しかも、フォトカプラを構成するフォトダイオードはその特定の周波数を検出するから、その発光色の周波数をシャープに検出することができる。
In particular, the charge/discharge remaining amount can be measured even during charging and discharging. Therefore, if it is a normal secondary battery, it is common to measure the charge / discharge remaining amount from the charging time and the current flow, but the redox flow battery using the vanadium sulfate
Moreover, the color of the vanadium sulfate aqueous solution can be discriminated in the area connecting the "purple" of divalent vanadium and the "green" of trivalent vanadium, and the area connecting the blue of tetravalent vanadium and the "yellow" of pentavalent vanadium. Therefore, it is judged by color, and reading error can be reduced.
In addition, since the LDE emits light at a specific frequency and the photodiode constituting the photocoupler detects the specific frequency, the frequency of the emitted light can be sharply detected.
特に、2個の発光色の放電残量が異なったとき、充電残量を少なくする放電残量の検出値を採用し、再度の充電のタイミングを効率よく行う。
例えば、現在の硫酸バナジウム水溶液からなる電解液の色が1回約380~700[nm]の走査のうち何れにあるかを検出する。
即ち、負極における2価バナジウムの「紫色(380~450nm)」から3価バナジウムの「緑色(495~570nm)」の電解液、同様に、正極における4価バナジウムの「青色(450~495nm)」から5価バナジウムの「黄色(570~590nm)」の電解液は、例えば、負極は2価バナジウムの「紫色(380nm)」と3価バナジウムの「緑色(495nm)」または負極は2価バナジウムの「紫色(450nm)」と3価バナジウムの「緑色(570nm)」と領域を変化することになる。少なくとも、電解液の色が380~700[nm]の何れにあるかを検出する光検出能力を有していればよい。
In particular, when the remaining discharge amounts of the two luminescent colors are different, the detection value of the remaining discharge amount that reduces the remaining charge amount is adopted, and the timing of recharging is efficiently performed.
For example, the current color of the electrolytic solution made of vanadium sulfate aqueous solution is detected in one scan of about 380 to 700 [nm].
That is, the electrolytic solution of "purple (380 to 450 nm)" of divalent vanadium to "green (495 to 570 nm)" of trivalent vanadium in the negative electrode, similarly, "blue (450 to 495 nm)" of tetravalent vanadium in the positive electrode. From the pentavalent vanadium “yellow (570 to 590 nm)” electrolyte, for example, the negative electrode is divalent vanadium “purple (380 nm)” and the trivalent vanadium “green (495 nm)” or the negative electrode is divalent vanadium The region changes between "purple (450 nm)" and "green (570 nm)" of trivalent vanadium. At least, it suffices to have a photodetection capability to detect the color of the electrolyte solution within the range of 380 to 700 [nm].
本実施の形態における硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300において、充電により4価バナジウムを5価バナジウムに変化させる間または放電により5価バナジウムを4価バナジウムに変化させる間、及び/または前記4価バナジウム及び5価バナジウムからなる電解液の色彩をカラーセンサ17で検出し、前記色彩から前記電解液の正極の充電状態を特定する正極側放電残量の検出部と、放電により3価バナジウムを2価バナジウムに変化させる間または充電により2価バナジウムを3価バナジウムに変化させる間、及び/または前記2価バナジウム及び3価バナジウムからなる電解液の色彩をカラーセンサ17で検出し、前記色彩から前記電解液の負極の充電状態を特定する負極側の検出部を具備し、前記正極側の放電残量の検出部及び/または前記負極側の放電残量の検出部は、前記電解液の循環管路に配設した発光ダイオードの透過光または散乱光、反射光の検出値により、放電残量の波長(周波数)を算出し、前記波長(周波数)の検出値の小さい方を充電電力量として特定したものである。
In the
この実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300は、正極側の放電残量の検出部及び/または負極側の放電残量の検出部は、電解液の循環管路13,33,53,73に配設した透過光または反射光の検出値により、放電残量の波長(周波数)を算出し、前記波長(周波数)の検出値の小さい方を放電残量として特定した。
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができるものであるから、電解液としての硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が原理的には劣化しないから、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75に劣化が生じ難い。
In the
In the
また、硫酸バナジウム水溶液15,35を電解液として用いるレドックスフロー電池300においては、充電により4価バナジウムを5価バナジウムに変化させる間または放電により5価バナジウムを4価バナジウムに変化させる間、前記4価バナジウム及び5価バナジウムからなる電解液の色彩をカラーセンサ17で検出し、前記色彩から前記電解液の正極の充電状態を特定する正極側充放電状態検出部と、放電により3価バナジウムを2価バナジウムに変化させる間または充電により2価バナジウムを3価バナジウムに変化させる間、前記2価バナジウム及び3価バナジウムからなる電解液の色彩をカラーセンサ17で検出し、前記色彩から前記電解液の負極の充電状態を特定する負極側充放電状態検出部は、前記電解液の循環管路に配設した発光ダイオードの透過光または反射のピーク値を基に充電電力量の波長(周波数)を色彩から算出するものであるから、現在の充電状況を正確に知ることができる。
Further, in the
そして、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300においては、正極側の放電残量の検出及び/または負極側の放電残量の検出が、電解液の循環管路13,33に配設した発光ダイオードの透過光または反射光のピーク値により、正極側の放電残量の検出または負極側の放電残量の検出部の検出値の小さい方を充電電力量として算出するから、電池の使用において電圧が異常に低下することがない。
In the
また、前記電解液の色彩を基に充電電力量を算出するものであるから、予備の電解液容器(11,31,51,71)の切り替えタイミング時期が明確となり、複数の予備電解液容器の切り替えを正確に行うことができる。
本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300において、正極側充放電状態検出部及び/または負極側充放電状態検出部における電解液の循環管路13,33,53,73に配設した白色発光ダイオード45の散乱光または反射光の検出は、正極側充電状態検出部及び/または負極側充電状態検出部の検出値が、現在の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75からなる電解液の色が380~700スキャニング[nm]の何れにあるかを検出する。
In addition, since the charge power amount is calculated based on the color of the electrolyte solution, the switching timing of the spare electrolyte solution containers (11, 31, 51, 71) is clarified, and a plurality of spare electrolyte solution containers can be switched. Switching can be performed accurately.
In the
即ち、負極における2価バナジウムの「紫色(380~450nm)」から3価バナジウムの「緑色(495~570nm)」の電解液、同様に、正極における4価バナジウムの「青色(450~495nm)」から5価バナジウムの「黄色(570~590nm)」の電解液は、例えば、負極は2価バナジウムの「紫色(380nm)」と3価バナジウムの「緑色(495nm)」または負極は2価バナジウムの「紫色(450nm)」と3価バナジウムの「緑色(570nm)」と領域を変化することになる。少なくとも、電解液の色が380~700[nm]の何れにあるかを検出する光検出能力を有していればよい。 That is, the electrolytic solution of "purple (380 to 450 nm)" of divalent vanadium to "green (495 to 570 nm)" of trivalent vanadium in the negative electrode, similarly, "blue (450 to 495 nm)" of tetravalent vanadium in the positive electrode. From the pentavalent vanadium “yellow (570 to 590 nm)” electrolyte, for example, the negative electrode is divalent vanadium “purple (380 nm)” and the trivalent vanadium “green (495 nm)” or the negative electrode is divalent vanadium The region changes between "purple (450 nm)" and "green (570 nm)" of trivalent vanadium. At least, it suffices to have a photodetection capability to detect the color of the electrolyte solution within the range of 380 to 700 [nm].
本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300において、正極側の放電残量の検出及び/または負極側の放電残量の検出における電解液の循環管路13,33,53,73に配設した白色LEDの負極側の放電残量の検出の検出値が、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液の「紫色(380~450nm)」と「緑色(495~570nm)」を結ぶ何れかの位置、「青色(450~495nm)」と「黄色(570~590nm)」を結ぶ何れかの位置にあるかを検出し、放電残量を算出するものである。
In the
このとき、「紫色(380~450nm)」から「緑色」(495~570nm)の領域から得られる放電残量と、「青色」(450~495nm)から「黄色(570~590nm)」の領域から得られる放電残量とを単純平均して電解液の放電残量を出しても良いし、放電残量の放電量が少ない電力量または多い電力量を選択してもよい。
何れにせよ、繰り返し使用している間に両者間の差が少なくなるので、何れを選択しても大きな違いはない。
At this time, the remaining amount of discharge obtained from the region from "purple (380 to 450 nm)" to "green" (495 to 570 nm), and from the region from "blue" (450 to 495 nm) to "yellow (570 to 590 nm)" The obtained remaining amount of discharge may be simply averaged to obtain the remaining amount of discharge of the electrolytic solution, or the amount of electric power with a small or large amount of discharge from the remaining amount of discharge may be selected.
In any case, the difference between the two decreases during repeated use, so there is no big difference between the two.
図15は本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300の事例であり、図1または図2との相違点のみ説明する。
液体循環ポンプ12は定速回転とし、循環管路13bを介して硫酸バナジウム水溶液15を収容する電解液容器11、循環管路13cを介してセルスタック21の負極側セル路21、循環管路13dを介して負極側セル路21の順で回動する。
同様に、液体循環ポンプ32は定速回転とし、循環管路33aを介して硫酸バナジウム水溶液35を収容する電解液容器31、循環管路33cを介してセルスタック20,60の正極側セル路22、循環管路33cを介してセルスタック20の負極側セル路21を回動する。
FIG. 15 shows an example of a
The
Similarly, the
ここで、負極側セル路21から循環管路13a、液体循環ポンプ12、循環管路13b、電解液容器11の硫酸バナジウム水溶液15が循環する電解液容器11及び負極側セル路21、負極側セル路21及び負極側セル路21、循環管路13dの循環管路、並びに、正極側セル路22から循環管路33a、液体循環ポンプ32、循環管路33b、電解液容器31の硫酸バナジウム水溶液35が循環する電解液容器31及び正極側セル路22、循環管路33dの循環管路を循環する。
なお、本実施の形態では、液体循環ポンプ12,32,52,72を増加させない事例である。
Here, the
In this embodiment, the number of liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 is not increased.
このように、セルスタック20,60は、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の循環管路を独立させ、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を各々と独立させて硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の電解液容器11と電解液容器31の容積を大きくすることにより、出力時間を長くすることができる。
セルスタック20,60の循環方向に直列接続することによって、出力電圧を決定することができる。セルスタック20,60の電圧は、隔膜板23Bを挟む正極電極25及び負極電極24によって決定され、正極電極25及び負極電極24の面積は、定格の通電電流を決定する。
In this way, the cell stacks 20, 60 have independent circulation lines for the vanadium sulfate
By serially connecting the cell stacks 20, 60 in the circular direction, the output voltage can be determined. The voltage of the cell stacks 20, 60 is determined by the
即ち、図15は、セルスタック20A側の正極の電極板25及び負極の電極板25の面積と、セルスタック20A側の正極電極25及び負極の電極板25の面積とを同一とし、定格の通電電流を変化させず、セルスタック20側の消費電力を大きくしたものである。
セルスタック20とセルスタック20A、セルスタック20Bの電力は、セルスタック20Aを小消費電力とし、本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35を電解液として用いるレドックスフロー電池300の制御機器の電力に使用するものである。
That is, in FIG. 15, the area of the
The electric power of the
本発明を実施する場合には、必ずしも、セルスタック20とセルスタック60に分離する必要はないが、この実施の形態のようにセルスタック20の構成にセルスタック60の構成を追加すると、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75は電解液として循環しており、充放電回数、電解液の再使用は変化していないから、セルスタック20Aとセルスタック60とを混合していても、不利になることはない。
特に、セルスタック60側から本実施の形態のレドックスフロー電池300の制御用の電力を使用すれば、セルスタック20の劣化を低減することができる。
なお、セルスタック20の出力電圧V1とセルスタック60の出力電圧V2とは、V1=V2の関係があるが、V1≧V2、V1≦V2とすることもできる。
またそれらの定格電流を変化させることもできる。
When carrying out the present invention, it is not always necessary to separate the
In particular, if the electric power for controlling the
Although the output voltage V1 of the
It is also possible to vary their rated currents.
本発明を実施する場合のセルスタック20とセルスタック60は、電気的特性をレドックスフロー電池300の起電力の変化及び充電完了の際のレドックスフロー電池300の起電力の変化をみて、電気的特性等の違いを理解するためのものである。
特に、レドックスフロー電池300の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75は、電解液として循環しており、充放電回数、電解液の再使用は変化しないから、セルスタック20,60は比例関係となる。しかし、レドックスフロー電池300等の二次電池の特性を使用する電力によって変化させることができる。
The
In particular, the vanadium sulfate
本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300において、正極側の放電残量の検出及び/または負極側の放電残量の検出における前記電解液の循環管路13,33,53,73に配設した白色LED45の透過光、散乱光または反射光による検出は、前記正極側の放電残量の検出及び/または前記負極側の放電残量の検出部の検出値が、硫酸バナジウム水溶液15,35を電解液の「紫色(380~450nm)」と「緑色(495~570nm)」、「青色(450~495nm)」と「黄色(570~590nm)」の領域の何れにあるかを検出すると共に、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の電解液の循環管路15,35,55,75に配設したセルの充放電特性から、放電残量を算出したり、それによって補正してもよい。
In the
図13は本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300の制御構成について説明する。
レドックスフロー電池300及びソーラーパネル301及びインバータ304、商用電源305は、図1及び図2と同じであるから、その説明を割愛する。
FIG. 13 illustrates the control configuration of the
制御装置CPUには、図示していないが、電解液容器11,31,51,71からの電解液の漏れ、また、セルスタック20からセルスタック容器120に対する漏れを検出する必要数量の湿度センサの出力を2値入力している。
Although not shown, the controller CPU has a required number of humidity sensors for detecting electrolyte leakage from the
また、必要数量のフロートセンサ100が制御装置CPUの2値入力としている。そして、必要数の白色LED45を点灯させる出力を、必要数のカラーセンサ17の検出出力を制御装置CPUから出力している。更に、レドックスフロー電池300の放電残量をディスプレイ18で表示するもので、表示対象を3~20に分割している。液体循環ポンプ12,32,52,72についても、必要数の対の液体循環ポンプ12,32,52,72に電力を供給している。本実施の形態においては、通常、100%の電力で回転させて充電及び放電を行い。また、充電及び放電が少ないときには、1/3~1/10の回転数で充電及び放電を行う。
Also, the required number of
本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300は、図14のフローチャートのように制御される。
まず、ステップS0で初期化を行い、ステップS1で湿度センサにより硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が漏れ出していないかを判断し、漏れ出しているのであれば、ステップS2で硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300の正負の端子は、その端子を開放し、レドックスフロー電池300からの充放電を停止し、ステップS3でディスプレイ18を点滅または片側または両側を赤色として連続転倒を行う。即ち、異常停止状態を訴える。
このとき、カラーセンサ17は何ら作用していない。湿度センサが動作すると、ステップS0乃至ステップS3のルーチンの処理を繰り返し実行する。
The
First, in step S0, initialization is performed, and in step S1, it is determined whether or not the vanadium sulfate
At this time, the
ステップS1で湿度センサから硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が漏れ出していないと判断したとき、ステップS4でカラーセンサ17によってステップS5で、ディスプレイ18に数値または色彩を点灯させ、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の放電残量を検出する。具体的には、カラーセンサ17によって検出した色彩から放電残量を算出し、ステップS6で放電残量をディスプレイ18で表示する。
このディスプレイ18に数値または色彩を点灯させる表示は、レドックスフロー電池300の使用中の確認データである。
ステップS7のフロートセンサ100の値が所定の範囲内(高い値と低い値に挟まれた範囲)であるか判断し、実施例においては、フロートセンサ100の値が所定の液位よりも高い値のとき、液体循環ポンプ12の回転速度を低下させる。
When it is determined in step S1 that the vanadium sulfate
The indication that the
It is determined whether the value of the
逆に、フロートセンサ100の値が所定の液位よりも低い値のとき、液体循環ポンプ12,32,52,72の回転速度を高くする。ステップS7及びステップS8で同様に速度制御される。このとき、液体循環ポンプ12,32,52,72は、連続可変可能であってもよいし、数段に変速するものでもよい。
ステップS9で液体循環ポンプ12,32,52,72が停止しているか否かを判断し、停止しているときには、ステップS10で液体循環ポンプ12,32,52,72の停止がT時間継続しているか判断する。T時間の継続とは、24時間、48時間、72時間というの最低単位にしてもよい。そのT時間継続して動作していなかった時には、セル単位の特性に乱れが生じるといけないので、ステップS11でt時間だけ継続して液体循環ポンプ12,32,52,72を駆動する。
Conversely, when the value of the
At step S9, it is determined whether or not the liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 are stopped. determine whether The duration of T time may be a minimum unit of 24 hours, 48 hours, or 72 hours. If the liquid circulation pumps 12, 32, 52, and 72 have not been operated continuously for the T time period, the liquid circulation pumps 12, 32, 52, and 72 are driven continuously for the t time period in step S11 in order to avoid disturbance in the characteristics of each cell.
液体循環ポンプ12,32,52,72を駆動して、ステップS11でt時間だけ継続動作した時、ステップS12で放電残量が100%のときには、それ以上の充電が不可能であるから、ステップS13で液体循環ポンプ12,32,52,72の動作を遅くするか、停止とする。
そして、ステップS14でレドックスフロー電池300の放電負荷が小さいとき、または、レドックスフロー電池300の充電負荷が小さいとき、これは、充電電流または放電電流が小さいとき、ステップS16で液体循環ポンプ12,32,52,72の電流を1/2~1/10程度に低下させる。少なくとも、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が循環している。
When the liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 are driven and continuously operated for t time in step S11, and when the remaining amount of discharge is 100% in step S12, further charging is impossible. At S13, the operation of the liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 is slowed down or stopped.
When the discharge load of the
また、ステップS14及びステップS16でレドックスフロー電池300の電解液として硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を用いているが、レドックスフロー電池300の放電負荷が大きいとき、即ち、レドックスフロー電池300の充電電流または放電電流が大きいとき、ステップS15で液体循環ポンプ12,32,52,72の電流を100%に上昇し、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が電解液としての機能を果たせるように循環させている。
勿論、ステップS14では、レドックスフロー電池300の充放電負荷が大きいときと、小さいときに区別し、2つに分けていたが、本発明を実施する場合には、1乃至5に分割してもよいし、連続に対応させてもよい。
Also, in steps S14 and S16, the vanadium sulfate
Of course, in step S14, when the charge/discharge load of the
上記実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300において、充電により4価バナジウムを5価バナジウムに変化させる間、または放電により5価バナジウムを4価バナジウムに変化させる間、前記4価バナジウム及び5価バナジウムからなる電解液の色彩をカラーセンサ17で検出し、前記色彩から前記電解液の正極の充電状態を特定する正極側の放電残量の検出と、放電により3価バナジウムを2価バナジウムに変化させる間または充電により2価バナジウムを3価バナジウムに変化させる間、前記2価バナジウム及び3価バナジウムからなる電解液の色彩をカラーセンサ17で検出し、前記色彩から前記電解液の負極の充電状態を特定する負極側の放電残量の検出とを具備し、前記正極側の放電残量の検出及び/または前記負極側の放電残量の検出は、前記電解液の循環管路に配設した色彩検出部の白色LED45の透過光または散乱光、反射光のうちの何れか1以上の検出値により、放電残量を算出する。
In the
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300では、正極と負極がバナジウムイオンの『価』数の増減によって充放電ができるものであるから、電解液としての硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が原理的には劣化しないことになるから、電解液に劣化が生じない。
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300に使用する負極の2価バナジウムは「紫色」、3価バナジウムは「緑色」、また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。
負極は充電完了のとき2価バナジウムは「紫色」となり、放電完了したとき、3価バナジウムは「緑色」となる。また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。正極は充電完了のとき2価バナジウムは「黄色」となり、放電完了したとき、4価バナジウムは「青色」となる。
In the
In the
In the negative electrode, the divalent vanadium becomes "purple" when charging is completed, and the trivalent vanadium becomes "green" when discharging is completed. Moreover, the tetravalent vanadium of the positive electrode is "blue", and the pentavalent vanadium is "yellow". When the positive electrode is completely charged, the divalent vanadium becomes "yellow", and when the discharging is completed, the tetravalent vanadium becomes "blue".
念のため、これを図8のカラートライアングルで示すと、正極の4価バナジウムは「青色(450~495nm)」、5価バナジウムは「黄色(570~590nm)」となり、「黄色」と「青色」との間の色を図8のように直線移動し、負極の2価バナジウムの「紫色」、3価バナジウムの「緑色」を結んだ線上を移動することになる。正極の4価バナジウムの「青色」、5価バナジウムの「黄色」を結んだ線上を原理的には移動することになる。しかし、誤差を考慮しても、正極の「青色」、「黄色」を結んだ領域上を移動することになる。 Just in case, this is indicated by the color triangle in FIG. , and moves along a line connecting the negative electrode's divalent vanadium (purple) and trivalent vanadium (green). In principle, it moves along the line connecting the positive electrode's tetravalent vanadium "blue" and pentavalent vanadium "yellow". However, even if the error is taken into account, it will move on the area connecting the positive electrode "blue" and "yellow".
硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300に使用する負極の2価バナジウムは「紫色」、3価バナジウムは「緑色」、また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。負極の充電完了のとき2価バナジウムは「紫色」となり、放電完了したとき、3価バナジウムは「緑色」となる。また、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」である。正極は充電完了のとき2価バナジウムは「黄色」となり、放電完了したとき、4価バナジウムは「青色」となる。
In the
したがって、正極の4価バナジウムは「青色」、5価バナジウムは「黄色」となり、図8に示す「黄色」と「青色」との間の色彩領域を移動することになる。
負極の2価バナジウムの「紫色」、3価バナジウムの「緑色」を結んだ領域上を移動することになる。正極の4価バナジウムの「青色」、5価バナジウムの「黄色」を結んだ領域上を移動することになる。
Therefore, the tetravalent vanadium of the positive electrode becomes "blue", and the pentavalent vanadium becomes "yellow", moving in the color region between "yellow" and "blue" shown in FIG.
It moves on the area connecting the negative electrode's "purple" color of divalent vanadium and "green" color of trivalent vanadium. It moves on the region connecting the positive electrode's tetravalent vanadium "blue" and pentavalent vanadium "yellow".
そこで、発光素子からは特定の波長の発光を出力させ、受光素子を構成するフォトダイオードは、受光素子の出力のピーク値から、負極においては2価バナジウムの「紫色」から3価バナジウムの「緑色」、または、正極においては4価バナジウムの「青色」から5価バナジウムの「黄色」として変化する。
したがって、負極においては2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」とを結ぶ領域上に現在の充放電残量が検出できる。また、正極においては4価バナジウムの「青色」と5価バナジウムの「黄色」とを結ぶ領域上と推定される特定の波長に充放電残量があることがわかる。
Therefore, the light emitting element is caused to emit light of a specific wavelength, and the photodiode that constitutes the light receiving element selects from the peak value of the output of the light receiving element, from the "purple" of divalent vanadium to the "green" of trivalent vanadium at the negative electrode. , or from the "blue" of tetravalent vanadium to the "yellow" of pentavalent vanadium at the positive electrode.
Therefore, in the negative electrode, the current charge/discharge remaining amount can be detected on the region connecting the "purple" of divalent vanadium and the "green" of trivalent vanadium. In addition, in the positive electrode, it can be seen that there is a charge/discharge remaining amount at a specific wavelength presumed to be on the region connecting the "blue" of tetravalent vanadium and the "yellow" of pentavalent vanadium.
特に、充電中であっても、放電中であっても、電源を切ることなく充放電残量を測定できる。したがって、通常の二次電池であれば、充電時間と通電電流から充電時間が計算できるのが一般的であるが、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300ではそのレドックスフロー電池300に対する負荷が加わっている時でも、負荷が加わっていない時でも、その時点の充放電残量を測定できる。
しかも、2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」とを結ぶ線、4価バナジウムの青色と5価バナジウムの「黄色」とを結ぶ線で、当該硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の色を判別するものであるから、色彩で判断され、読み取り誤差を少なくすることができる。
また、発光にはLDEが特定の周波数で発光し、しかも、フォトカプラを構成するフォトダイオードはその特定の周波数を検出するから、その発光色の周波数を正確に検出することができる。
In particular, it is possible to measure the charge/discharge remaining amount without turning off the power during charging or discharging. Therefore, in the case of a normal secondary battery, the charging time can generally be calculated from the charging time and the energized current. Whether the
Moreover, the lines connecting the "purple" of divalent vanadium and the "green" of trivalent vanadium, the lines connecting the blue of tetravalent vanadium and the "yellow" of pentavalent vanadium, the vanadium sulfate
In addition, since the LDE emits light at a specific frequency and the photodiode constituting the photocoupler detects the specific frequency, the frequency of the emission color can be accurately detected.
仮に、2個の色彩により負極と正極の放電残量が異なったとき、充電残量の少ない放電残量の検出値を、その検出値として採用しても良いし、放電残量の検出値の平均値を出してもよい。或いは、放電残量の検出値の大きい電力側を検出値としてもよい。
即ち、現在の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75からなる電解液の色彩が何れの波長にあるかを検出し、誤差があるときには、負極における2価バナジウムの「紫色」から3価バナジウムの「緑色」の電解液、同様に、正極における4価バナジウムの「青色」から5価バナジウムの「黄色」の電解液は、例えば、負極は2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」または負極は2価バナジウムの「紫色」と3価バナジウムの「緑色」を変化することになる。少なくとも、電解液の色彩が何れにあるかを検出する光検出能力を有していればよい。
If the remaining discharge amount of the negative electrode and the positive electrode differ depending on the two colors, the detected value of the remaining discharge amount with the small remaining charge amount may be used as the detection value, or the detection value of the remaining discharge amount may be used. An average value may be given. Alternatively, the power side with the larger detected value of the remaining amount of discharge may be used as the detected value.
That is, it detects at which wavelength the color of the current electrolytic solution composed of the vanadium sulfate
ここで、充電残量の少ない放電残量を検出値とする場合には、繰り返しの充電で両者を一致させることになる。また、放電残量の検出値の平均値を出すものについても、放電残量の検出値の大きいものを検出値としたものでも、繰り返しの充電で両者を一致させることができる。即ち、負荷の変動で検出値に大小の変化があっても、連続的に充放電を行うことにより、正極及び負極のバランスが取れた定常状態となる。 Here, when the remaining amount of discharge, which is the least amount of remaining charge, is used as the detection value, both are matched by repeated charging. In addition, whether the average value of the detected values of the remaining discharge amount is obtained or the detected value of the large detected value of the remaining discharge amount is used as the detection value, both can be matched by repeated charging. That is, even if the detected value varies in magnitude due to fluctuations in the load, a steady state in which the positive electrode and the negative electrode are balanced can be achieved by continuously performing charging and discharging.
前記正極側の放電残量の検出及び/または前記負極側の放電残量の検出は、前記電解液の循環管路13,33,53,73に色彩検出部44を配設し、そこに配設した白色LED45の透過光または散乱光、反射光により、正極及び/または負極の初期充填または補充電から満充電の間の放電残量があるかを検出する。
この硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300の正極側の放電残量の検出及び/または負極側の放電残量の検出は、電解液の循環管路13,33,53,73に色彩検出部44を配設し、そこに配設した白色LED45の透過光または散乱光、反射光により、正極及び/または負極の初期充填または補充電から満充電の間の放電残量があるかを検出する。
前記電解液の循環管路13,33,53,73に色彩検出部44を配設しているから、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の澱みができない箇所であるから、カラーセンサ17によって色彩を正確に判断できる。
The detection of the remaining discharge amount on the positive electrode side and/or the detection of the remaining discharge amount on the negative electrode side is performed by disposing a
Detection of the remaining discharge amount on the positive electrode side and/or detection of the remaining discharge amount on the negative electrode side of the
Since the
本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300において、正極側の放電残量の検出及び/または負極側の放電残量の検出における電解液の循環管路13,33,53,73に配設した白色LEDの透過光、散乱光または反射光による検出は、正極側の放電残量の検出及び/または負極側の放電残量の検出の検出値が、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液の「紫色」と「緑色」、「青色」と「黄色」の領域の何れにあるかを検出すると共に、前記電解液の循環管路13,33,53,73に配設したレドックスフロー電池300の一部または全部の充放電特性から特定して放電残量を算出するものである。
In the
例えば、初期充填または補充電から満充電の間の「紫色」から「緑色」の領域、「青色」から「黄色」の領域の何れにあるかを平均値または最小値または最大値を検出すると共に、それらの平均値または最小値または最大値からなる放電残量に対し、前記電解液の循環管路に配設した二次電池、例えば、レドックスフロー電池300の一部または全部の充放電特性から特定して放電残量を算出するものである。
For example, the average value or the minimum value or the maximum value is detected in which of the "purple" to "green" region and the "blue" to "yellow" region from initial charging or supplementary charging to full charging. , from the charge/discharge characteristics of part or all of the secondary battery, for example, the
また、レドックスフロー電池構成体から見れば、レドックスフロー電池300の出力電圧はVa[V]、ソーラーパネル301の出力電圧はVb[V]とするとき、Va≦Vbとして運転される。1対の逆流防止用ダイオード302,303を使用すると、1対の逆流防止用ダイオード302,303の順方向電圧降下により、Va≦VbはVa<Vbとなる。
そして、これは実施の形態の太陽光発電を行うソーラーパネル301と、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として使用するレドックスフロー電池300と、前記ソーラーパネル301及び/または前記レドックスフロー電池300の直流出力を交流に変換するインバータ304とを具備し、前記ソーラーパネル301の起電力が高く、前記ソーラーパネル301に接続した1対の逆流防止用ダイオード302,303の一対のカソード側から前記インバータ304の入力及び前記レドックスフロー電池300の充電入力を得、前記ソーラーパネル301の出力が低くなったとき、前記ソーラーパネル301と前記インバータ304及び前記レドックスフロー電池300との電気的接続を遮断するものである。
Further, from the perspective of the redox flow battery structure, when the output voltage of the
And this is a
この実施の形態の太陽光発電を行うソーラーパネル301と、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として使用するレドックスフロー電池300と、前記ソーラーパネル301及び/または前記レドックスフロー電池300の直流出力を交流に変換するインバータ304とを具備するものであり、前記ソーラーパネル301の起電力が順方向電圧降下を含み、Va≦Vbのときには、前記ソーラーパネル301に接続した1対の逆流防止用ダイオード302,303の一対のカソード側からインバータ304の入力及びレドックスフロー電池300の充電入力を得ている。
前記ソーラーパネル301の出力が低くなったとき、ソーラーパネル301とインバータ304及びレドックスフロー電池300との電気的接続を遮断している。このとき、レドックスフロー電池300の出力はインバータ304の出力として取り出されるが、商用電源305の負荷が夜間に軽負荷となることから、その容量によって夜間の電力をレドックスフロー電池300から供給できる。
また、レドックスフロー電池300の容量の大きいときには、電力会社に電力を販売できる。
The
When the output of the
Moreover, when the capacity of the
上記実施の形態は、充電により4価バナジウムを5価バナジウムに変化させる間または放電により5価バナジウムを4価バナジウムに変化させる間の前記4価バナジウム及び5価バナジウムからなる電解液の流れからなる正極側の循環管路33,33a,33b,33cからなる充放電循環路13,33,53,73と、放電により3価バナジウムを2価バナジウムに変化させる間または充電により2価バナジウムを3価バナジウムに変化させる間の前記2価バナジウム及び3価バナジウムからなる電解液の流れからなる負極側の循環管路13,13a,13b,13cからなる充放電循環路とを有する硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液とするレドックスフロー電池300にあって、前記電解液を循環させる液体循環ポンプ12,32,52,72から送出し、前記電解液を拡散させる合成樹脂製の透明大径管体52からなる筒体及び前記透明大径管体52からなる筒体を収容する電解液容器11,31,51,71と、前記液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液の加圧力で前記電解液容器11,31内の前記電解液を前記電解液容器11,31,51,71外に排出する前記透明大径管体52からなる筒体に並行して配設した排出管とを具備する。
The above embodiment consists of the flow of the electrolyte consisting of the tetravalent vanadium and the pentavalent vanadium during the change of the tetravalent vanadium to the pentavalent vanadium by charging or the change of the pentavalent vanadium to the tetravalent vanadium by discharging. A charging/discharging
この発明の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液とするレドックスフロー電池300は、4価バナジウム及び5価バナジウムからなる電解液の流れからなる正極側の循環管路33,33a,33b,33cからなる充放電循環路は、充電により4価バナジウムを5価バナジウムに変化させる間または放電により5価バナジウムを4価バナジウムに変化させる間の前記4価バナジウム及び5価バナジウムからなる電解液の流れからなるものである。
また、2価バナジウム及び3価バナジウムからなる電解液の流れからなる負極側の循環管路13,13a,13b,13cからなる充放電循環路13,33,53,73は、放電により3価バナジウムを2価バナジウムに変化させる間または充電により2価バナジウムを3価バナジウムに変化させる間の前記2価バナジウム及び3価バナジウムからなる。
The
In addition, charging/discharging
即ち、正極側の循環管路33,33a,33b,33cからなる充放電循環路は二次電池として正電極を形成するもので、電流を取り出す端子である。また、負極側の循環管路13,13a,13b,13cからなる充放電循環路は二次電池として負電極を形成するもので、電流が流れ込む端子である。正極側及び負極側の充放電循環路には、独立した正極側の循環管路33,33a,33b,33cからなる充放電循環路と、負極側の循環管路13,13a,13b,13cからなる充放電循環路が形成され、そこを流れる電解液によって起電力が生成されている。
That is, the charging/discharging circuit consisting of the positive electrode
そして、上記透明大径管体52からなる筒体及び透明大径管体52からなる筒体を収容する電解液容器11,31,51,71は、前記電解液を循環させる液体循環ポンプ12,32,52,72から送出された前記電解液を平均化するように拡散させるもので、前記透明大径管体52からなる筒体を収容する電解液容器11,31は前記電解液の収容容器である。
更に、上記排出管61,62は、前記液体循環ポンプ12,32から送出した前記電解液の加圧力で前記電解液容器11,31内の前記電解液を前記電解液容器11,31外、即ち、管路を介してセルスタックに循環させるもので、前記透明大径管体52からなる筒体に並行して配設した配設方法が好適である。
The cylindrical body made of the transparent large-
Furthermore, the
殊に、硫酸バナジウム水溶液15,35を電解液とするレドックスフロー電池300の正極側の循環管路33,33a,33b,33cからなる充放電循環路は、充電により4価バナジウムを5価バナジウムに変化させる間または放電により5価バナジウムを4価バナジウムに変化させる間の前記4価バナジウム及び5価バナジウムからなる電解液の流れからなる。また、負極側の循環管路13,13a,13b,13cからなる充放電循環路は、放電により3価バナジウムを2価バナジウムに変化させる間または充電により2価バナジウムを3価バナジウムに変化させる間の前記2価バナジウム及び3価バナジウムからなる電解液の流れからなる。
液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液を循環し、前記電解液を拡散させる透明大径管体52からなる筒体及び前記透明大径管体52からなる筒体を収容する電解液容器11,31,51,71は、前記液体循環ポンプ12,32から送出した前記電解液の加圧力で前記電解液容器11,31内の前記電解液を前記電解液容器11,31,51,71外の管路を介してセルスタック20,60に循環させる。
In particular, the charging/discharging circulation path consisting of the
A cylindrical body composed of a transparent large-
したがって、液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液は、液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液容器11,31,51,71の前記電解液を循環し、前記透明大径管体52からなる筒体及び前記透明大径管体52からなる筒体を収容する電解液容器11,31,51,71を循環する前記電解液を拡散させる。よって、セルスタック20,60に循環する前記電解液容器11,31,51,71の前記電解液が価数の異なるバナジウムとして均一に分布する。
また、液体循環ポンプ12,32,52,72から送出した前記電解液は、2重に重ねた前記筒体及び前記筒体を収容する電解液容器11,31,51,71によって、前記電解液が複雑な流れとなるから、価数の異なるバナジウムの混ざりがよくなり、それを、前記電解液として循環する結果、セルスタック20に循環する電解液容器11,31,51,71の前記電解液が均一に分布することになり、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液とするレドックスフロー電池300の起電力が安定する。
Therefore, the electrolyte delivered from the liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 circulates through the
Further, the electrolytic solution sent from the liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 is passed through the
上記実施の形態のレドックスフロー電池300の前記電解液を循環させる液体循環ポンプ12,32,52,72は、前記透明大径管体52からなる筒体の上部に収容すべく取り付けたものである。
ここで、レドックスフロー電池300の前記電解液を循環させる液体循環ポンプ12,32,52,72は、前記透明大径管体52からなる筒体の上部に収容し、前記透明大径管体52からなる筒体の上部に一体化させることにより、外形を前記透明大径管体52からなる筒体のおおきさにまとめることができる。
The liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 for circulating the electrolytic solution of the
Here, the liquid circulation pumps 12, 32, 52, and 72 for circulating the electrolytic solution of the
このレドックスフロー電池300の前記電解液を循環させる液体循環ポンプ12,32,52,72は、前記筒体の上部に収容すべく取り付けたものであるから、前記透明大径管体52からなる筒体の上部に収容する液体循環ポンプ12,32,52,72を取り付けたものであるから、前記透明大径管体52からなる筒体の上部に液体循環ポンプ12,32,52,72が収まると、前記透明大径管体52からなる筒体に各種部品を収容でき、故障時に部品交換が透明大径管体52からなる筒体単位で可能になる。
The liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 for circulating the electrolytic solution of the
この発明のレドックスフロー電池300の前記電解液の色彩を決定するLED照明と、その白色LED45からなるLED照明のもとで前記電解液の色彩を検出するカラーセンサ17は、LED照明は周囲の光源とするもので、白色が好ましいが、他の色彩も使用できないものではない。カラーセンサ17は、電解液の色彩を判断するもので、明暗は当然ながら、色彩が判断れきればよい。
この発明のレドックスフロー電池300の前記電解液の色彩を決定する白色LED45からなるLED照明と、前記LED照明のもとで前記電解液の色彩を検出するカラーセンサ17を具備するから、レドックスフロー電池300の前記電解液の色彩をLED照明と、前記LED照明のもとでカラーセンサ17により検出するものであるから、前記電解液の深さに影響を受けず、かつ、使用年数にも影響を受けないのでメンテナンスの必要性がない。
The
Since the
また、この発明のレドックスフロー電池300は、更に、透明大径管体52からなる筒体内の前記電解液の液面位置を検出するフロートセンサ100を前記透明大径管体52からなる筒体内に設けたものである。
ここで、フロートセンサ100は所定の液位で動作するものであるから、2台のセンサによって動作させたり、湿度センサ、水位センサ等とすることができる。
この発明のレドックスフロー電池300は、更に、前記筒体内の前記電解液の液面位置を検出するフロートセンサ100を前記透明大径管体52からなる筒体内に設けものであるから、前記透明径管体または断面四角形の管体からなる筒体で、前記フロートセンサ100の管理ができ、その管理状態で移動が可能であるから、緩衝材等で保護する手間が省ける。
In addition, the
Here, since the
In the
そして、この発明のレドックスフロー電池300は、更に、透明大径管体52からなる筒体の上部に呼吸孔及びフィルタ84を組付けたものであるから、外気温の変化に対する電解液の外気温の容積変化は、前記電解液容器11,31,51,71の容積変化と相殺されるから、本来の呼吸用の空気の変化量に対してその変化が少ない。また、フィルタ84を通過する空気量は、少ない空気量の変化となり、塵埃等を引き込むことがない。
更に、前記透明大径管体52からなる筒体内の上部に呼吸孔及びフィルタ84を組付けたものである。
ここで、前記透明大径管体52からなる筒体内の上部に呼吸孔は、前記透明大径管体52からなる筒体内の上面に限定されるものではなく、側面の上部位置であってもよい。また、フィルタ84は前記電解液の吸湿性のないものが好ましく、液体をはじくことにより、液体の遮断効果を得ることができる。
In addition, since the
Furthermore, a breathing hole and a
Here, the breathing hole in the upper part of the cylinder made of the transparent large-
前記電解液の液体循環ポンプ12,32,52,72は、電解液容器11,31,51,71の全体が形成する上平面側に配設したものである。
ここで、電解液容器11,31,51,71の全体が形成する上平面側とは、電解液容器11,31,51,71の上面の平面上の平面またはその裏面を意味する。前記液体循環ポンプ12,32,52,72の取り付けは、上平またはその下の位置とすることができ、電解液容器11,31,51,71の作業性が確保できるものであれば、何れの位置でもよい。特に、可動部分として部品交換が容易な位置であれはばよい。
この発明のレドックスフロー電池300の前記液体循環ポンプ12,32,52,72は、前記電解液容器11,31,51,71の全体が形成する上平面側に配設したものであるから、前記電解液容器11,31,51,71の全体が形成する上面側に配設するものであるから、メンテナンスが自在であり、その作業性を上げることができる。
The electrolyte liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 are arranged on the upper plane side formed by the
Here, the upper plane side formed by the entire
Since the liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 of the
2個以上のセルスタックの直流出力を直列接続したリード線26A,26B、リード線27A,27Bからなる蓄電池出力回路501と、互いに特性を異にする電解液を収容した正極側電解液容器35,75及び負極側電解液容器15,55と、前記セルスタック20,60を通過する前記電解液の流れが充電及び放電に左右されない各々同一方向とする正極側充放電循環路33,73及び負極側充放電循環路13,53と、前記電解液の各々を前記セルスタック20,60及び前記正極側電解液容器33,73、または前記セルスタック20,60及び前記負極側電解液容器13,53との間の流れを決定する正極側液体循環ポンプ32,72及び負極側液体循環ポンプ12,52と、前記正極側液体循環ポンプ32,72及び前記負極側液体循環ポンプ12,52の設定された連続停止時間を超えた時、所定の時間だけ、前記電解液の流れを作るステップS9からステップS11でなる時限回路502とを具備する。
なお、蓄電池出力回路501は、図1と図2の太い黒色の実線で示した直流回路を意味する。
A storage
The storage
本実施の形態のレドックスフロー電池300においては、2個以上のセルスタック20,60の直流出力は、直列接続した蓄電池出力回路501によって直流出力を得る。
セルスタック20,60を通過する前記電解液の流れが充電及び放電に左右されることなく同一の正極側充放電循環路33,73と負極側充放電循環路13,53は、前記セルスタック20,60と特性を異にする電解液を収容した正極側電解液容器31,71及び負極側電解液容器11,51に配設した正極側液体循環ポンプ32,72と負極側液体循環ポンプ12,52により、時限回路502で正極側液体循環ポンプ32,72及び負極側液体循環ポンプ12,52の設定された連続停止時間Tを超えた時、所定の時間tだけ、前記電解液の流れを形成するものである。
In
The same positive electrode side charging/discharging
したがって、セルスタック20,60からの直流出力は、または2以上の直列で2以上の直並列接続は、蓄電池出力回路501によって直流出力を得る。よって、正極側充放電循環路33,73と負極側充放電循環路13,53の流体抵抗が高くても、短いセルスタック20,60として対応可能であるから、しかも、直流接続とすれば所定の電圧が確保でき、かつ、正極側充放電循環路33,73、負極側充放電循環路13,53を通過する流体抵抗を低く抑えることができるから、要求される電力、即ち、電圧及び電流が取出せる。
Therefore, the DC output from the cell stacks 20 and 60 or two or more series and two or more series-parallel connections are obtained by the storage
ここで、正極側液体循環ポンプ32,72及び前記負極側液体循環ポンプ12,52の設定された連続停止時間を超えた時、何らかの前記セルスタック20,60またはセル等の事故により、セルスタック20,60の出力が急峻に立ち上がらない可能性がある。そこで、時限回路502よって、正極側充放電循環路33,73、負極側充放電循環路13,53を通過する流体を特定の時限Tのタイミングによって前記正極側液体循環ポンプ32,72及び前記負極側液体循環ポンプ12,52を動作させる。これによって、何らかの前記セルスタック20,60またはセルの事故が生じても、時限回路によってその影響が出難くなる。
Here, when the set continuous stop time of the positive electrode side liquid circulation pumps 32, 72 and the negative electrode side liquid circulation pumps 12, 52 is exceeded, the
前記時限回路502、前記電解液が「紫色」及び/または「黄色」の時、前記正極側液体循環ポンプ32,72及び前記負極側液体循環ポンプ12,52の前記電解液の移動速度を遅くするものである。
したがって、前記電解液が「紫色」及び/または「黄色」の時充電完了を意味するから、その時点で動作を停止する。
前記時限回路502は、特定の日にち単位のように長時限を設定する時限Tを設定するタイマー回路及び特定の時間単位のように短長時限を設定する時限tを設定するタイマーとすることができる。
The
Therefore, when the electrolyte is 'purple' and/or 'yellow', it means that charging is completed, and the operation is stopped at that point.
The
また、本実施の形態のレドックスフロー電池300においては、2個以上の20,60の直流出力は、直列接続した蓄電池出力回路501によって直流出力を得る。
そして、ソーラーパネル301の出力が蓄電池出力回路502の出力より高くなくなった時、セルスタック20,60を通過する電解液の流れが、充電及び放電によって左右されることなく同一であり、特性を異にする電解液を収容した正極側電解液容器31,71及び負極側電解液容器11,51と前記セルスタック20,60間に配設した正極側液体循環ポンプ32,72と負極側液体循環ポンプ12,52により、前記電解液の移動速度を遅く、または移動停止とする。
In addition, in the
Then, when the output of the
したがって、セルスタック20,60からの直流出力は、または2以上の直列で2以上の直並列接続は、蓄電池出力回路501によって直流出力を得る。よって、正極側充放電循環路33,73と負極側充放電循環路13,53の流体抵抗が高くても、短いセルスタック20,60として対応可能であるから、しかも、直流接続すれば所定の直流電圧が確保でき、かつ、正極側充放電循環路33,73、負極側充放電循環路13,53を通過する流体抵抗を低く抑えることができ、要求される電力、即ち、電圧及び電流が取出せる。
Therefore, the DC output from the cell stacks 20 and 60 or two or more series and two or more series-parallel connections are obtained by the storage
即ち、本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300は、図14のフローチャートのように制御される。
まず、ステップS0で初期化を行い、ステップS1で湿度センサにより硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が漏れ出していないかを判断し、漏れ出しているのであれば、ステップS2で硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300の正負の端子は、その端子を開放し、レドックスフロー電池300からの充放電を停止し、ステップS3でディスプレイ18を点滅または片側または両側を赤色として連続転倒を行う。即ち、異常停止状態を訴える。
このとき、カラーセンサ17は何ら作用していない。湿度センサが動作すると、ステップS0乃至ステップS3のルーチンの処理を繰り返し実行する。
That is, the
First, in step S0, initialization is performed, and in step S1, it is determined whether or not the vanadium sulfate
At this time, the
ステップS1で湿度センサから硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が漏れ出していないと判断したとき、ステップS4でカラーセンサ17によってステップS5で、ディスプレイ18に数値または色彩を点灯させ、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の放電残量を検出する。具体的には、カラーセンサ17によって検出した色彩から放電残量を算出し、ステップS6で放電残量をディスプレイ18で表示する。
このディスプレイ18に数値または色彩を点灯させる表示は、レドックスフロー電池300の使用中の確認データである。
ステップS7のフロートセンサ100の値が所定の範囲内(高い値と低い値に挟まれた範囲)であるか判断し、実施例においては、フロートセンサ100の値が所定の液位よりも高い値のとき、液体循環ポンプ12の回転速度を低下させる。
When it is determined in step S1 that the vanadium sulfate
The indication that the
It is determined whether the value of the
逆に、フロートセンサ100の値が所定の液位よりも低い値のとき、液体循環ポンプ12,32,52,72の回転速度を高くする。ステップS7及びステップS8で同様に速度制御される。このとき、液体循環ポンプ12,32,52,72は、連続可変可能であってもよいし、数段に変速するものでもよい。
ステップS9で液体循環ポンプ12,32,52,72が停止しているか否かを判断し、停止しているときには、ステップS10で液体循環ポンプ12,32,52,72の停止がT時間継続しているか判断する。T時間の継続とは、24時間、48時間、72時間というの最低単位にしてもよい。そのT時間継続して動作していなかった時には、セル単位の特性に乱れが生じるといけないので、ステップS11でt時間だけ継続して液体循環ポンプ12,32,52,72を駆動する。
Conversely, when the value of the
In step S9, it is determined whether or not the liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 are stopped. determine whether The duration of T time may be a minimum unit of 24 hours, 48 hours, or 72 hours. If the
液体循環ポンプ12,32,52,72を駆動して、ステップS11でt時間だけ継続動作した時、ステップS12で放電残量が100%のときには、それ以上の充電が不可能であるから、ステップS13で液体循環ポンプ12,32,52,72の動作を遅くするか、停止とする。
そして、ステップS14でレドックスフロー電池300の放電負荷が小さいとき、または、レドックスフロー電池300の充電負荷が小さいとき、これは、充電電流または放電電流が小さいとき、ステップS16で液体循環ポンプ12,32,52,72の電流を1/2~1/10程度に低下させる。少なくとも、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が循環している。
When the liquid circulation pumps 12, 32, 52, and 72 are driven and continuously operated for t time in step S11, and the remaining amount of discharge is 100% in step S12, further charging is impossible. In S13, the operation of the liquid circulation pumps 12, 32, 52, 72 is slowed down or stopped.
When the discharge load of the
また、ステップS14及びステップS16でレドックスフロー電池300の電解液として硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を用いているが、レドックスフロー電池300の放電負荷が大きいとき、即ち、レドックスフロー電池300の充電電流または放電電流が大きいとき、ステップS15で液体循環ポンプ12,32,52,72の電流を100%に上昇し、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が電解液としての機能を果たせるように循環させている。
勿論、ステップS14では、レドックスフロー電池300の充放電負荷が大きいときと、小さいときに区別し、2つに分けていたが、本発明を実施する場合には、1乃至5に分割してもよいし、連続に対応させてもよい。
ここで、時限回路502は、ステップS24~ステップS52の回路、即ち、前記電圧調整回路503とすることができる。
Also, in steps S14 and S16, the vanadium sulfate
Of course, in step S14, when the charge/discharge load of the
Here, the
即ち、本実施の形態の硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300は、図17のフローチャートのように制御される。
まず、ステップS20で初期化を行い、ステップS21で湿度センサにより硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が漏れ出していないかを判断し、漏れ出しているのであれば、ステップS22で硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を電解液として用いるレドックスフロー電池300の正負の端子は、その端子を開放し、レドックスフロー電池300からの充放電を停止し、ステップS23でディスプレイ18を点滅または片側または両側を赤色として連続転倒を行う。即ち、異常停止状態を訴える。
このとき、カラーセンサ17は何ら作用していない。湿度センサが動作すると、ステップS20乃至ステップS23のルーチンの処理を繰り返し実行する。
That is, the
First, initialization is performed in step S20, and it is determined by the humidity sensor in step S21 whether or not the vanadium sulfate
At this time, the
ステップS21で湿度センサから硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が漏れ出していないと判断したとき、ステップS24でカラーセンサ17によってステップS25で、ディスプレイ18に数値または色彩を点灯させ、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75の放電残量を検出する。具体的には、カラーセンサ17によって検出した色彩から放電残量を算出し、ステップS26で放電残量をディスプレイ18で表示する。
このディスプレイ18に数値または色彩を点灯させる表示は、レドックスフロー電池300の使用中の確認データである。
ステップS27のフロートセンサ100の値が所定の範囲内(高い値と低い値に挟まれた範囲)であるか判断し、実施例においては、フロートセンサ100の値が所定の液位よりも高い値のとき、液体循環ポンプ12の回転速度を低下させる。
When it is determined in step S21 that the vanadium sulfate
The indication that the
It is determined whether the value of the
逆に、フロートセンサ100の値が所定の液位よりも低い値のとき、液体循環ポンプ12,32,52,72の回転速度を高くする。ステップS27及びステップS28で同様に液位制御される。このとき、液体循環ポンプ12,32,52,72は、連続可変可能であってもよいし、数段に変速するものでもよい。
ステップS29でソーラーパネル301の出力が電圧Vmax以上であるか判断し、ソーラーパネル301の出力とレドックスフロー電池300の出力を比較して、レドックスフロー電池300の出力よりもレドックスフロー電池300の出力が大きいとき、ドックスフロー電池300の充電に適した電圧とする。
Conversely, when the value of the
In step S29, it is determined whether the output of the
ステップS31で電解液が「紫色」及び/または「黄色」の時、正極側液体循環ポンプ32,72及び負極側液体循環ポンプ12,52の電解液の移動速度を遅くするか、移動速度を停止する。したがって、前記電解液が「紫色」及び/または「黄色」になった時には、充電完了を意味するから、電解液の移動速度を遅くするか、移動速度を停止する。
その後、ステップS33で、レドックスフロー電池300の負荷が軽負荷か否かを判断として、ステップS34及びステップS35で、レドックスフロー電池300の電解液として硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75を用いているが、レドックスフロー電池300の放電負荷が大きいとき、即ち、レドックスフロー電池300の充電電流または放電電流が大きいとき、ステップS34で液体循環ポンプ12,32,52,72の電流を100%に上昇し、硫酸バナジウム水溶液15,35,55,75が電解液としての機能を果たせるように循環させている。
勿論、ステップS35では、レドックスフロー電池300の充放電負荷が大きいときと、小さいときに区別し、2つに分けてるが、本発明を実施する場合には、1乃至5に分割してもよいし、連続に対応させてもよい。
When the electrolyte is "purple" and/or "yellow" in step S31, the movement speed of the electrolyte of the positive electrode side liquid circulation pumps 32, 72 and the negative electrode side liquid circulation pumps 12, 52 is slowed down or stopped. do. Therefore, when the electrolyte becomes "purple" and/or "yellow", it means that the charging is completed, so the moving speed of the electrolyte is slowed down or stopped.
After that, in step S33, it is determined whether or not the load of the
Of course, in step S35, when the charge/discharge load of the
ここで、図18はソーラーパネル301の出力を入力し、他方にレドックスフロー電池の電圧を設定入力している。したがって、比較回路505の出力としては、ソーラーパネル301の出力がレドックスフロー電池の電圧よりも高いときに“H”を出す。それに伴ってCPUのメモリに格納されている充電特性から択一的に引き出されるレドックスフロー電池充電特性506が用意の数値により、レドックスフロー電池の放電残量507を決定する。前記電解液が「紫色」及び/または「黄色」の時、前記正極側液体循環ポンプ32,72及び前記負極側液体循環ポンプ12,52の前記電解液の移動速度を遅くするか、充電動作を停止する。
Here, in FIG. 18, the output of the
このように、時限回路502によって、ステップS24~ステップS52の回路が長期間セルが機能していなかった等の対応が可能である。また、電圧調整回路503は、比較回路505の出力として、ソーラーパネル301の出力がレドックスフロー電池の電圧よりも高いときに“H”となり、それによってCPUのメモリに格納されているマトリックスから充電特性を択一的に引き出して、レドックスフロー電池充電特性506が用意していた値により選択できる。
In this way, the
ここで、正極側液体循環ポンプ32,72及び負極側液体循環ポンプ12,52の設定された連続停止時間Tを超えた時、何らかのセルスタック20,60またはセルの故障により、セルスタック20,60の出力が急峻に立ち上がらないとき。電圧調整回路503によって、正極側充放電循環路33,73、負極側充放電循環路13,53を通過する流体を連続停止時間Tのタイミングで正極側液体循環ポンプ33,73及び負極側液体循環ポンプ13,53を動作させる。これによって、何らかのセルスタック20,60の故障またはセルの故障が生じても、電圧調整回路503によってその影響が出にくくなる。
前記電圧調整回路503は、前記電解液が「紫色」及び/または「黄色」の時、前記正極側液体循環ポンプ32,72及び前記負極側液体循環ポンプ12,52の前記電解液の移動速度を遅くし、充電動作を停止する。
Here, when the set continuous stop time T of the positive electrode side liquid circulation pumps 32, 72 and the negative electrode side liquid circulation pumps 12, 52 is exceeded, the cell stacks 20, 60 may output does not rise steeply. The voltage adjustment circuit 503 causes the positive electrode side liquid circulation pumps 33 and 73 and the negative electrode side liquid circulation to flow through the positive electrode side charge/
The voltage adjustment circuit 503 adjusts the movement speed of the electrolyte solution of the positive electrode side liquid circulation pumps 32, 72 and the negative electrode side liquid circulation pumps 12, 52 when the electrolyte solution is "purple" and/or "yellow". slow down and stop the charging operation.
本実施の形態のレドックスフロー電池300において、前記電圧調整回路503は、前記電解液が「紫色」及び/または「黄色」の時、正極側液体循環ポンプ32,72及び負極側液体循環ポンプ12,52の前記電解液の移動速度を遅くするか、移動速度を停止するものであるから、前記電解液が「紫色」及び/または「黄色」になった時には、充電完了を意味するから、正極側液体循環ポンプ32,72及び負極側液体循環ポンプ12,52の送給は不要であるから、即ち、単に充放電の負荷を付加しているものであるから、それを負荷から外すものである。
In the
11,31,51,71 電解液容器
12,32,52,72 液体循環ポンプ
13,33,53,73 循環管路
13,13a,13b,13c 循環管路
33,33a,33b,33c 循環管路
15,35,55,75 硫酸バナジウム水溶液
17 カラーセンサ
20,60 セルスタック
21 負極側セル路
22 正極側セル路
44 色彩検出部
45 白色LED
46 光ファイバー
50 電解液分配器
52 透明循環管路
53 循環内管路
100 フロートセンサ
121 中心移動杆
123 フロート
124 リードスイッチ
300 レドックスフロー電池
500 電池収納本体
501 蓄電池出力回路
502 時限回路
503 電圧調整回路
505 比較回路
506 レドックスフロー電池充電特性
507 放電残量
11, 31, 51, 71
46
Claims (1)
互いに特性を異にする電解液を収容した正極側電解液容器及び負極側電解液容器と、
前記セルスタックを通過する前記電解液の流れが充電及び放電に左右されない各々同一方向とする正極側充放電循環路及び負極側充放電循環路と、
前記電解液の各々を前記セルスタック及び前記正極側電解液容器、または前記セルスタック及び前記負極側電解液容器との間の流れを決定する正極側液体循環ポンプ及び負極側液体循環ポンプと、
太陽光の光エネルギを電気エネルギに変換するソーラーパネルと、
前記ソーラーパネルの出力を直流から交流に変換するインバータと、
前記ソーラーパネルの出力が前記蓄電池出力回路の出力より高くなった時、前記正極側液体循環ポンプ及び前記負極側液体循環ポンプの前記電解液の移動速度を速くする電圧調整回路と
を具備し、
前記電解液は硫酸バナジウム水溶液とし、
前記電圧調整回路は、カラーセンサによる前記電解液の色彩の検出により充電完了が特定された時、前記正極側液体循環ポンプ及び前記負極側液体循環ポンプの前記電解液の移動速度を遅くするか、または移動停止する ことを特徴とするレドックスフロー電池。 a storage battery output circuit in which DC outputs of two or more cell stacks are connected in series;
a positive electrode-side electrolyte container and a negative electrode-side electrolyte container containing electrolytes having different characteristics;
a positive charge/discharge circuit and a negative charge/discharge circuit in which the flow of the electrolyte passing through the cell stack is in the same direction regardless of charging and discharging;
a positive electrode side liquid circulation pump and a negative electrode side liquid circulation pump that determine the flow of each of the electrolytes between the cell stack and the positive electrode side electrolyte container or between the cell stack and the negative electrode side electrolyte container;
a solar panel that converts the light energy of sunlight into electrical energy;
an inverter that converts the output of the solar panel from direct current to alternating current;
a voltage adjustment circuit for increasing the moving speed of the electrolyte in the positive electrode side liquid circulation pump and the negative electrode side liquid circulation pump when the output of the solar panel becomes higher than the output of the storage battery output circuit;
Equipped withdeath,
The electrolytic solution is an aqueous solution of vanadium sulfate,
The voltage adjustment circuit slows down the movement speed of the electrolyte solution of the positive electrode side liquid circulation pump and the negative electrode side liquid circulation pump when the charging completion is specified by detecting the color of the electrolyte solution by the color sensor, or or stop moving A redox flow battery characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020194525A JP7161231B2 (en) | 2019-07-29 | 2020-11-24 | redox flow battery |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019138695A JP6950979B2 (en) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | Redox flow battery |
JP2020194525A JP7161231B2 (en) | 2019-07-29 | 2020-11-24 | redox flow battery |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019138695A Division JP6950979B2 (en) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | Redox flow battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021044252A JP2021044252A (en) | 2021-03-18 |
JP7161231B2 true JP7161231B2 (en) | 2022-10-26 |
Family
ID=74574292
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019138695A Active JP6950979B2 (en) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | Redox flow battery |
JP2020194525A Active JP7161231B2 (en) | 2019-07-29 | 2020-11-24 | redox flow battery |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019138695A Active JP6950979B2 (en) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | Redox flow battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP6950979B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023000025A (en) * | 2021-06-17 | 2023-01-04 | 三菱重工業株式会社 | Redox flow battery system |
CN114335647A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 寰泰储能科技股份有限公司 | Shutdown protection system and method for liquid flow energy storage system |
CN114420982B (en) * | 2022-03-29 | 2022-07-12 | 武汉新能源研究院有限公司 | System and method for monitoring charge state of flow battery on line |
CN117154164B (en) * | 2023-09-27 | 2024-03-22 | 中航国际科技成果转化基地(蚌埠)有限公司 | Flow battery pack |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006012425A (en) | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Operation method of redox flow battery |
JP2006313691A (en) | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Redox flow battery system |
JP2009016217A (en) | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Redox flow battery system, and operation method thereof |
JP2014137898A (en) | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Redox flow battery system, control method of redox flow battery system, power generation system, and control method of power generation system |
JP2016146306A (en) | 2015-02-09 | 2016-08-12 | 住友電気工業株式会社 | Redox flow battery system and method of operating redox flow battery |
JP2020047397A (en) | 2018-09-15 | 2020-03-26 | SAIKO Innovation株式会社 | Electric power adjustment system |
-
2019
- 2019-07-29 JP JP2019138695A patent/JP6950979B2/en active Active
-
2020
- 2020-11-24 JP JP2020194525A patent/JP7161231B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006012425A (en) | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Operation method of redox flow battery |
JP2006313691A (en) | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Redox flow battery system |
JP2009016217A (en) | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Redox flow battery system, and operation method thereof |
JP2014137898A (en) | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Redox flow battery system, control method of redox flow battery system, power generation system, and control method of power generation system |
JP2016146306A (en) | 2015-02-09 | 2016-08-12 | 住友電気工業株式会社 | Redox flow battery system and method of operating redox flow battery |
JP2020047397A (en) | 2018-09-15 | 2020-03-26 | SAIKO Innovation株式会社 | Electric power adjustment system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021022500A (en) | 2021-02-18 |
JP6950979B2 (en) | 2021-10-20 |
JP2021044252A (en) | 2021-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7161231B2 (en) | redox flow battery | |
JP7017253B2 (en) | Redox flow battery | |
CN101589486B (en) | Vanadium redox battery incorporating multiple electrolyte reservoirs | |
EP0609101B1 (en) | Electric power accumulating apparatus and electric power system | |
US7993932B2 (en) | Leak sensor for flowing electrolyte batteries | |
CN106463754A (en) | Redox flow battery system and redox flow battery system operation method | |
US20160204458A1 (en) | Vanadium flow cell | |
CN102401881B (en) | Device, method and system for battery testing | |
JP7262110B2 (en) | redox flow battery | |
JP7017251B2 (en) | Redox flow battery | |
US11183702B2 (en) | Cell, cell stack, redox flow battery, and redox flow battery system | |
JP7488561B2 (en) | Redox flow battery | |
JP7488562B2 (en) | Redox flow battery | |
JP2021192342A (en) | Redox flow battery | |
JP7017252B2 (en) | Redox flow battery configuration | |
JP2020514968A5 (en) | ||
US10483567B2 (en) | Mechanical energy storage in flow batteries to enhance energy storage | |
KR20190117483A (en) | Matching Charge State in a String | |
JP2021192341A (en) | Redox flow battery | |
JP2008016441A (en) | Ultra small fuel cell system | |
KR101649132B1 (en) | Power storage system and driving method thereof | |
US20080102333A1 (en) | Fuel cell unit | |
KR20190011392A (en) | A oxidation-reduction flow battery | |
JP2009199914A (en) | Fuel cell device | |
JP7527991B2 (en) | Fuel Cell Systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211005 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20211130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220125 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220517 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220721 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20220721 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20220809 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20220823 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220920 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221006 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7161231 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |